CN101447573A - 一种燃料电池生成水回收的装置 - Google Patents

一种燃料电池生成水回收的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101447573A
CN101447573A CNA2007101709299A CN200710170929A CN101447573A CN 101447573 A CN101447573 A CN 101447573A CN A2007101709299 A CNA2007101709299 A CN A2007101709299A CN 200710170929 A CN200710170929 A CN 200710170929A CN 101447573 A CN101447573 A CN 101447573A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
air
heat radiation
pipeline
pipe joints
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007101709299A
Other languages
English (en)
Inventor
胡里清
章波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Shenli Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Shen Li High Tech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Shen Li High Tech Co Ltd filed Critical Shanghai Shen Li High Tech Co Ltd
Priority to CNA2007101709299A priority Critical patent/CN101447573A/zh
Publication of CN101447573A publication Critical patent/CN101447573A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明涉及一种燃料电池生成水回收的装置，包括燃料电池堆、空气输送装置、空气增湿器、空气水汽分离器，所述的空气输送装置通过空气增湿器连接到燃料电池堆上，所述的空气水汽分离器连接到燃料电池堆空气出口处，所述的水汽分离器与燃料电池堆的空气出口之间设有一散热冷却装置，空气进入燃料电池堆发电后，带着燃料电池生成水经散热冷却装置散热冷却后，进入空气水汽分离器，分离回收燃料电池生成水。与现有技术相比，本发明具有结构简单、可回收燃料电池生成水、综合利用资源等优点。

Description

一种燃料电池生成水回收的装置
技术领域
本发明涉及燃料电池的辅助装置，尤其涉及一种燃料电池生成水回收的装置。
背景技术
电化学燃料电池是一种能够将氢及氧化剂转化成电能及反应产物的装置。该装置的内部核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，膜电极(MEA)由一张质子交换膜、膜两面夹两张多孔性的可导电的材料，如碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边可用导电物体将发生电化学发应过程中生成的电子，通过外电路引出，构成电流回路。
在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应，失去电子，形成正离子，正离子可通过迁移穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化剂(如氧气)的气体，如空气，通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应得到电子，形成负离子。在阴极端形成的阴离子与阳极端迁移过来的正离子发生反应，形成反应产物。
在采用氢气为燃料，含有氧气的空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢正离子(或叫质子)。质子交换膜帮助氢正离子从阳极区迁移到阴极区。除此之外，质子交换膜将含氢气燃料的气流与含氧的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆发式反应。
在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成负离子，并与阳极区迁移过来的氢正离子反应，生成反应产物水。在采用氢气、空气(氧气)的质子交换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应可以用以下方程式表达：
阳极反应：H2→2H++2e
阴极反应：1/2 O2+2H++2e→H2O
在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极(MEA)一般均放在两块导电的极板中间，每块导膜电极板与膜电极接触的表面通过压铸、冲压或机械铣刻，形成至少一条以上的导流槽。这些导膜电极板可以上金属材料的极板，也可以是石墨材料的极板。这些导膜电极板上的导流孔道与导流槽分别将燃料和氧化剂导入膜电极两边的阳极区与阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极，膜电极两边分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流板。这些导流板既作为电流集流板，也作为膜电极两边的机械支撑，导流板上的导流槽又作为燃料与氧化剂进入阳极、阴极表面的通道，并作为带走燃料电池运行过程中生成的水的通道。
为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，两个或两个以上的单电池通常可通过直叠的方式串联成电池组或通过平铺的方式联成电池组。在直叠、串联式的电池组中，一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极导流面，而另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。一连串的单电池通过一定方式连在一起而组成一个电池组。电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。
一个典型电池组通常包括：(1)燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通道，将燃料(如氢气、甲醇或甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体)和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；(2)散热冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将散热冷却流体均匀分布到各个电池组内散热冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出电池组进行散热；(3)燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料气体与氧化剂气体在排出时，可携带出燃料电池中生成的液、汽态的水。通常，将所有燃料、氧化剂、散热冷却流体的进出口都开在燃料电池组的一个端板上或两个端板上。
图1为目前典型的燃料电池发电系统，在图1中1为燃料电池堆，2为储氢瓶或其他储氢装置，3为减压阀，4为空气过滤虑装置，5为空气压缩供应装置，6为氢气水—汽分离器，6’为空气水—汽分离器，7为水箱，8为散热冷却流体循环泵，9为散热器，10为氢循环泵，11为氢气增湿装置，12为空气增湿装置。
燃料电池生成水大部分都是通过阴极空气侧排出，中低压系统，生成水大部分气化为水蒸气与空气一起排出，即使使用了水汽分离器，也难以分离水蒸气，大量的水蒸气随着空气排出了系统，造成了资源的浪费。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、可回收燃料电池生成水、综合利用资源的燃料电池生成水回收的装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃料电池生成水回收的装置，包括燃料电池堆、空气输送装置、空气增湿器、空气水汽分离器，所述的空气输送装置通过空气增湿器连接到燃料电池堆上，所述的空气水汽分离器连接到燃料电池堆空气出口处，其特征在于，所述的水汽分离器与燃料电池堆的空气出口之间设有一散热冷却装置，空气进入燃料电池堆发电后，带着燃料电池生成水经散热冷却装置散热冷却后，进入空气水汽分离器，分离回收燃料电池生成水。
所述的散热冷却装置由两个管道接头和连接两个管道接头的数根小管道组成，所述的两个管道接头一面设有数个与小管道匹配的小孔，所述的小管道设置在两个管道接头的小孔上，将两个管道接头连接起来，所述的两个管道接头的另一面分别连接燃料电池堆的空气出口管道和空气水汽分离器的进口管道，空气携带大量燃料电池生产水蒸气经过所述的散热冷却装置散热冷却后在空气水汽分离器中分离回收。
所述的小管道上设有散热翅片。
所述的小管道有10～20根。
所述的散热冷却装置由两个管道接头和连接两个管道接头的多层扁平管道组成，所述的两个管道接头一面设有与扁平管道匹配的对接口，另一面分别连接燃料电池堆的空气出口管道和空气水汽分离器的进口管道，空气携带大量燃料电池生产水蒸气经过所述的散热冷却装置散热冷却后在空气水汽分离器中分离回收。
所述的扁平管道有5～10层。
所述的散热冷却装置为将连接燃料电池堆空气出口和空气水汽分离器之间的管道加长。
所述的管道加长后设置为S状、W状或盘蛇状。
与现有技术相比，本发明将燃料电池堆的空气出口到空气水汽分离器之间的排气管进行改装设计，将该排气管加长或者将其中一段改成多根小管，或扁平管，增加燃料电池生成水蒸气的流程，使水蒸气散热冷却为水，在空气水汽分离器中分离回收。将该燃料电池堆用于车辆上，在车辆行驶时通过自然对流风帮助散热，可以更好的散热冷却燃料电池生成水蒸气，并进行回收。
附图说明
图1为现有燃料电池系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1的结构示意图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图2所示，一种50kw燃料电池生成水回收的装置，包括燃料电池堆1、空气过滤虑装置4，空气压缩供应装置5，空气水—汽分离器6’，空气增湿装置12，空气过滤虑装置4连接空气压缩供应装置5，再通过空气增湿器12连接到燃料电池堆1上，所述的空气水汽分离器6’连接到燃料电池堆1空气出口处，将水汽分离器6’与燃料电池堆1的空气出口之间管道13进行重新设计，管道13的直径为40mm，将管道13之间的一段设置两个管道接头131、132，用10根直径为2mm的小管道14连接两个管道接头131、132，两个管道接头131、132一面各设有10个与小管道14匹配的小孔，小管道安装在两个管道接头131、132的小孔上，将两个管道接头131、132连接起来，小管道14上设有散热翅片15，空气携带大量燃料电池生产水蒸气经过管道12和带有散热翅片的小管道14散热冷却后，进入空气水汽分离器6’，分离回收。
上述小管道14的个数可以根据需要设置10～20根。
实施例2
如图3所示，一种100kw燃料电池生成水回收的装置，包括燃料电池堆1、空气过滤虑装置4，空气压缩供应装置5，空气水—汽分离器6’，空气增湿装置12，空气过滤虑装置4连接空气压缩供应装置5，再通过空气增湿器12连接到燃料电池堆1上，所述的空气水汽分离器6’连接到燃料电池堆1空气出口处，将水汽分离器6’与燃料电池堆1的空气出口之间管道13进行重新设计，管道13的直径为50mm，将管道13之间的一段设置两个管道接头131、132，用5根扁平管道14’连接两个管道接头131、132，两个管道接头131、132一面各设有5个与扁平管道14’匹配的对接口，扁平管道14’安装在两个管道接头131、132的对接口上，将两个管道接头131、132连接起来，空气携带大量燃料电池生产水蒸气经过管道12和扁平管道14’散热冷却后，进入空气水汽分离器6’，分离回收。
上述扁平管道14’的个数可以根据需要设置有5～10层。
实施例3
如图4所示，一种50kw燃料电池生成水回收的装置，包括燃料电池堆1、空气过滤虑装置4，空气压缩供应装置5，空气水—汽分离器6’，空气增湿装置12，空气过滤虑装置4连接空气压缩供应装置5，再通过空气增湿器12连接到燃料电池堆1上，所述的空气水汽分离器6’连接到燃料电池堆1空气出口处，将水汽分离器6’与燃料电池堆1的空气出口之间管道13进行重新设计，将管道13加长，设置为盘蛇状13’。
上述管道还可以设计成其他形状，如W状或S状。

Claims (8)

1.一种燃料电池生成水回收的装置，包括燃料电池堆、空气输送装置、空气增湿器、空气水汽分离器，所述的空气输送装置通过空气增湿器连接到燃料电池堆上，所述的空气水汽分离器连接到燃料电池堆空气出口处，其特征在于，所述的水汽分离器与燃料电池堆的空气出口之间设有一散热冷却装置，空气进入燃料电池堆发电后，带着燃料电池生成水经散热冷却装置散热冷却后，进入空气水汽分离器，分离回收燃料电池生成水。
2.根据权利要求1所述的燃料电池生成水回收的装置，其特征在于，所述的散热冷却装置由两个管道接头和连接两个管道接头的数根小管道组成，所述的两个管道接头一面设有数个与小管道匹配的小孔，所述的小管道设置在两个管道接头的小孔上，将两个管道接头连接起来，所述的两个管道接头的另一面分别连接燃料电池堆的空气出口管道和空气水汽分离器的进口管道，空气携带大量燃料电池生产水蒸气经过所述的散热冷却装置散热冷却后在空气水汽分离器中分离回收。
3.根据权利要求2所述的燃料电池生成水回收的装置，其特征在于，所述的小管道上设有散热翅片。
4.根据权利要求2所述的燃料电池生成水回收的装置，其特征在于，所述的小管道有10～20根。
5.根据权利要求1所述的燃料电池生成水回收的装置，其特征在于，所述的散热冷却装置由两个管道接头和连接两个管道接头的多层扁平管道组成，所述的两个管道接头一面设有与扁平管道匹配的对接口，另一面分别连接燃料电池堆的空气出口管道和空气水汽分离器的进口管道，空气携带大量燃料电池生产水蒸气经过所述的散热冷却装置散热冷却后在空气水汽分离器中分离回收。
6.根据权利要求5所述的燃料电池生成水回收的装置，其特征在于，所述的扁平管道有5～10层。
7.根据权利要求1所述的燃料电池生成水回收的装置，其特征在于，所述的散热冷却装置为将连接燃料电池堆空气出口和空气水汽分离器之间的管道加长。
8.根据权利要求7所述的燃料电池生成水回收的装置，其特征在于，所述的管道加长后设置为S状、W状或盘蛇状。
CNA2007101709299A 2007-11-23 2007-11-23 一种燃料电池生成水回收的装置 Pending CN101447573A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2007101709299A CN101447573A (zh) 2007-11-23 2007-11-23 一种燃料电池生成水回收的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2007101709299A CN101447573A (zh) 2007-11-23 2007-11-23 一种燃料电池生成水回收的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101447573A true CN101447573A (zh) 2009-06-03

Family

ID=40743073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007101709299A Pending CN101447573A (zh) 2007-11-23 2007-11-23 一种燃料电池生成水回收的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101447573A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103959530A (zh) * 2011-11-25 2014-07-30 普罗道斯有限责任公司 用于对飞机上产生的水进行再矿化和/或pH值修正的方法和设备
CN107842062A (zh) * 2017-11-22 2018-03-27 华南理工大学 适用于高温低湿环境的光伏电解质膜一体化空气制水装置
CN109216734A (zh) * 2018-09-30 2019-01-15 河南豫氢动力有限公司 一种有助于燃料电池增湿和低温启动的辅助系统
CN110534773A (zh) * 2019-08-21 2019-12-03 上海汽车集团股份有限公司 用于氢燃料电池车上处理尾气的水汽分离装置及其控制方法
CN112825361A (zh) * 2019-11-21 2021-05-21 上海德威明兴新能源科技有限公司 一种燃料电池水/热平衡方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103959530A (zh) * 2011-11-25 2014-07-30 普罗道斯有限责任公司 用于对飞机上产生的水进行再矿化和/或pH值修正的方法和设备
CN103959530B (zh) * 2011-11-25 2018-04-03 普罗道斯有限责任公司 用于对飞机上产生的水进行再矿化和/或pH值修正的方法和设备
CN107842062A (zh) * 2017-11-22 2018-03-27 华南理工大学 适用于高温低湿环境的光伏电解质膜一体化空气制水装置
CN107842062B (zh) * 2017-11-22 2023-11-10 华南理工大学 适用于高温低湿环境的光伏电解质膜一体化空气制水装置
CN109216734A (zh) * 2018-09-30 2019-01-15 河南豫氢动力有限公司 一种有助于燃料电池增湿和低温启动的辅助系统
CN109216734B (zh) * 2018-09-30 2023-10-31 河南豫氢动力有限公司 一种有助于燃料电池增湿和低温启动的辅助系统
CN110534773A (zh) * 2019-08-21 2019-12-03 上海汽车集团股份有限公司 用于氢燃料电池车上处理尾气的水汽分离装置及其控制方法
CN110534773B (zh) * 2019-08-21 2021-03-16 上海汽车集团股份有限公司 用于氢燃料电池车上处理尾气的水汽分离装置及其控制方法
CN112825361A (zh) * 2019-11-21 2021-05-21 上海德威明兴新能源科技有限公司 一种燃料电池水/热平衡方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101887981B (zh) 用于燃料电池的氢气密闭循环系统
CN101425587B (zh) 一种集成式用于燃料电池增湿的装置
CN101447573A (zh) 一种燃料电池生成水回收的装置
CN101425589B (zh) 一种集成式的内增湿燃料电池
CN1328816C (zh) 一种集成式燃料电池
CN100479244C (zh) 一种不易堵水的燃料电池导流极板
CN201171066Y (zh) 一种燃料电池的排空气管装置
CN100536210C (zh) 一种集成式燃料电池集流板设计
CN101325267A (zh) 一种内增湿质子交换膜燃料电池的集成方法
CN100361334C (zh) 一种带有氢气间歇性安全排放装置的燃料电池发电系统
CN100388543C (zh) 一种具有较高运行稳定性的燃料电池
CN101209668B (zh) 一种燃料电池轿车用的散热方法
CN100517835C (zh) 一种充分利用集成式燃料电池堆空间的管道设计
CN100342575C (zh) 一种用于燃料电池的贮氢装置
CN100444440C (zh) 一种可以平行运行的双燃料电池动力系统
CN100536208C (zh) 一种集成式燃料电池堆进出管道的设计
CN100392903C (zh) 一种具有防回火功能的燃料电池
CN201117729Y (zh) 一种燃料电池堆的紧固装置
CN101425588B (zh) 一种集成式的燃料电池增湿系统
CN101335354A (zh) 一种燃料电池堆流体进出口的设置方法
CN101436673B (zh) 一种易于拆装的集成式燃料电池
CN100463268C (zh) 一种结构紧凑的燃料电池
CN100536209C (zh) 一种易于封装的集成式燃料电池堆进出管道的设计
CN201048143Y (zh) 一种冷却流体喷头装置
CN100444442C (zh) 一种可提高运行稳定性的燃料电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20090603