CN109701757A - 一种用于直接液体进料燃料电池的气液分离方法及分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于直接液体进料燃料电池的气液分离方法及分离器，特点是液态水/空气混合物沿阴极侧排出物分离腔的圆周切线方向进入，混合物在阴极侧分离腔的腔体壁上受离心力作用，沿腔体壁旋转向下流动，同时，空气呈上升气流与液态水分离；CO₂与稀甲醇溶液分离时，CO₂气体携带甲醇饱和蒸汽进入液态水内溶解甲醇饱和蒸汽，CO₂气体随空气排出；溶解少量甲醇的液态水和稀甲醇溶液预先混合后与高浓度甲醇混合成为甲醇混合燃料。优点是通过采用旋风气液分离方法与结构，提高阴极水的回收率,将系统阴极水的回收与阳极燃料进料溶液混合集成到分离器中，结构简单，气液分离效率高、集成度高，适于大功率直接液体供料燃料电池系统。

Description

一种用于直接液体进料燃料电池的气液分离方法及分离器

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于大功率直接液体进料燃料电池的气液分离方法和气液分离器，高效率地将电堆阴、阳极排出物中的气体和液体分离，液态混合物与高浓度甲醇混合后用作电堆阳极的反应燃料。

背景技术

燃料电池可以分类为：运行于100℃或更低的常温下的聚合物电解质燃料电池和直接甲醇燃料电池、运行于大约150℃到200℃下的磷酸燃料电池、运行于600℃到700℃的高温下的熔融碳酸盐燃料电池、以及运行于1000℃或更高的高温下的固体氧化物燃料电池等等。这些燃料电池各自在产生电的运行原理方面基本类似，但是在所使用的燃料、催化剂和电解质等方面不同。

直接甲醇燃料电池(DMFC)是目前以液体燃料(如甲醇、乙醇、二甲醚等)进料的燃料电池中研究最为广泛的一种，DMFC具有紧凑的构造，因为DMFC使用甲醇作为直接燃料，而不使用重整器重整原料以生成氢气。另外，DMFC可以在低温下运行，从而使DMFC可以用作便携式电子设备等的电源。其工作原理如图1 所示。在DMFC工作过程中，燃料(甲醇水溶液)沿阳极极板的流场通道，经扩散层进入催化层，在阳极电催化剂的作用下发生电化学氧化反应，生成CO₂、质子和电子，质子通过电解质膜传递至阴极区，电子通过外电路做功进入阴极区，与到达阴极催化层的氧气在电催化剂的作用下发生电化学还原反应生成水。在阳极电极和阴极电极之间发生的电化学反应的反应方程式描述如下：

阳极电极：CH₃OH+H₂O→CO₂+6H++6e-

阴极电极：3/2O₂+6H++6e-→3H₂O

总方程式：CH₃OH+3/2O₂→CO₂+3H₂O

作为便携式移动电源的一种，为满足系统体积小、重量轻、集成度高、可操作性强、效率高的特点，DMFC系统通常采用纯甲醇进料，但纯甲醇进料浓度过高会造成甲醇渗透严重，从而导致电池性能下降，不利于系统的稳定运行和系统效率的提高。为解决这一问题，一方面可以对DMFC阴极反应生成的水进行回收并用于稀释阳极的纯甲醇溶液，这就需要将DMFC阴极排出物中的液态水和空气(不包含消耗掉氧气)进行分离，同时将液态水引入甲醇进料罐中，另一方面要同时对阳极排出物中的液态混合物进行回收，使未参加反应的甲醇溶液能够循环利用，以满足系统在仅携带一定量纯甲醇的条件下尽可能长时间的稳定运行，这就需要将DMFC阳极排出物中的CO₂气体从液态混合物中分离出去。

应用于直接液体供料燃料电池系统的气液分离器通常由与电堆阴极侧冷凝器相连接的水/空气分离器和与电堆阳极出口相连的CO₂分离器两部分组成。其分离出来的液态混合物和水经连接管通入到燃料进料罐中，与加入的纯燃料或高浓度燃料混合均匀后作为燃料电池反应所需的燃料供给电堆阳极。这种结构的气液分离器在系统中占用的空间较大，集成度不高，需另外的容器作为燃料进料罐，不利于系统总效率的提高。

因此，如何设计一种集成度高，不占用空间，方便携带且气液分离效率高，用于大流量燃料电池系统的气液分离器是直接液体供料燃料电池系统领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于直接液体进料燃料电池的气液分离方法和分离器，将系统阴极水的回收与阳极燃料进料溶液混合一体连接，结构简单，集成度高，方便携带，气液分离效率高，适用于大功率直接液体供料燃料电池系统。

根据阴极电极发生的电化学反应的反应方程式可知，因O₂参与了电化学反应，所以阴极侧液态水/空气混合物中的空气实际上不含或只含有少量O₂，为下技术方案表达的清楚，本发明技术方案涉及空气的相关描述均为不含或只含少量O₂的空气。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于直接液体进料燃料电池的气液分离方法，包括电堆阴极侧液态水/ 空气混合物的气液分离、电堆阳极侧稀甲醇溶液/CO₂混合物的气液分离和甲醇混合燃料的制备；其特点是，包括如下步骤：

S1液态水/空气混合物的气液分离在阴极侧排出物分离腔进行，液态水/空气混合物沿阴极侧排出物分离腔的圆周切线方向进入，混合物在阴极侧分离腔的腔体壁上在离心力作用，沿腔体壁旋转向下流动，旋转流动时，溶解在液态水中的空气与液态水分离，呈上升气流，带动后续液态水/空气混合物中的空气与液态水分离，液态水流入阴极侧排出物分离腔底部，空气从阴极侧排出物分离腔上部排出；

S2稀甲醇溶液/CO₂混合物的气液分离在阳极排出物分离腔中进行，CO₂气体与稀甲醇溶液分离时，CO₂气体携带有甲醇饱和蒸汽，分离出的CO₂气体携带甲醇饱和蒸汽进入阴极排出物分离腔底部，进入液态水内，液态水溶解甲醇饱和蒸汽，CO₂气体不溶于水，随空气上升排出，稀甲醇溶液流入阳极排出物分离腔底部；

S3经气液分离后溶解少量甲醇的液态水和阳极排出物分离腔中的稀甲醇溶液预先混合后与高浓度甲醇混合成为甲醇混合燃料，甲醇混合燃料为电堆阳极侧提供燃料。

为了实现上述气液分离方法，本发明还提供一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，包括阴极排出物分离腔、阳极排出物分离腔和过滤混液腔，所述阴极排出物分离腔、阳极排出物分离腔和过滤混液腔由上而下依次设置；其特点是所述阴极排出物分离腔、阳极排出物分离腔和过滤混液腔由导流管连通；所述阴极排出物分离腔包括上下相连的旋风分离腔和CO₂吸收腔，所述旋风分离腔上设气体排放口、与电堆阴极冷凝器出口管路连接的气液混合物进口；所述旋风分离腔沿腔体表面切线方向连接有气液混合物进口；所述CO₂吸收腔的腔体壁上设阳极气相物质进气口，所述导流管的上边缘高于CO₂吸收腔的下表面；

所述阳极排出物分离腔上端设有与电堆阳极出口相连通的阳极排出物回收口、与阳极气相物质进气口通过导管连接的阳极气相物质排出口、液位检测计安装孔；

所述过滤混液腔包括第一混液腔和第二混液腔，所述第一混液腔与阳极排出物分离腔连通，第一混液腔和第二混液腔之间设沉孔，所述沉孔设于导流管下方，沉孔上端与阳极排出物分离腔连通，所述沉孔壁面上设连接第二混液腔的混合溶液进料口；所述第二混液腔与阳极排出物分离腔设汇流板；所述第二混液腔上设与甲醇泵连接的高浓度甲醇燃料进口和甲醇混合燃料出口。

进一步地，所述旋风分离腔包括上下相连的圆柱形腔体和圆锥形腔体，所述气液混合物进口沿圆周的切线方向与圆柱形腔体连接，所述气液混合物进口与圆柱形腔体连接处的截面形状为矩形、圆形或圆形与矩形的组合体；所述气体排放口设于圆柱形腔体上方；所述圆锥形腔体设于CO₂吸收腔内，CO₂吸收腔与圆柱形腔体壁面连接。

进一步地，所述与甲醇泵连接的高浓度甲醇燃料进口设于第二混液腔底部上方；所述甲醇混合燃料出料口设于高浓度甲醇燃料进口上方。

进一步地，所述第二混液腔底部上方还设有甲醇溶液排液口。气液分离器进行维护时，从甲醇溶液排液口排出甲醇溶液。

进一步地，所述CO₂吸收腔的内部侧壁上设与阳极气相物质进气口连接的CO₂进气通道，所述CO₂进气通道沿CO₂吸收腔的内部侧壁延伸向下，在CO₂吸收腔内的开口低于导流管上平面6～10mm。

进一步地，所述圆锥形腔体底部出口高于导流管上端平面4mm～8mm。

进一步地，所述圆柱形腔体直径与气体排放口入口处直径尺寸比例为1∶ 0.4～1∶0.6。

进一步地，所述圆柱形腔体直径与气体排放口入口长度尺寸比例为1∶0.4～ 1∶0.65。

进一步地，所述圆柱形腔体直径与圆锥形腔体底部出口直径尺寸比例为1∶ 0.25～0.4。

本发明的工作原理为：电堆阴极侧的阴极排出物为液态水/空气混合物，电堆阳极侧的阳极排出物为稀甲醇溶液/CO₂混合物，本发明设计的一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，目的是将液态水/空气混合物和稀甲醇溶液 /CO₂混合物进行气液分离；阴极排出物通过导管与气液混合物进口连接，液态水 /空气混合物通过沿切线方向进入圆柱形腔体内，在液态水/空气混合物在离心力作用下，沿圆柱形腔体和圆锥形腔体内壁旋转，实现空气与液态水的分离，因阴极排出物中空气含量较高，在阴极排出物分离腔中大量的空气在进入旋风分离腔后沿着壁面旋转流动，形成旋转的气流，实现旋风分离，空气从气体排放口排出，液态水落入导流管与CO₂吸收腔构成的腔体内；阳极排出物通过导管与甲醇溶液回收口连接，稀甲醇溶液/CO₂混合物流入阳极排出物分离腔中，稀甲醇溶液/CO₂混合物下落的过程中，CO₂与稀甲醇溶液分离，而由于阳极排出物温度较高，而甲醇易于挥发，因此气液分离时产生了阳极气相物质，即携带甲醇饱和蒸汽的CO₂气体，为了回收CO₂中携带的甲醇饱和蒸汽，避免甲醇饱和蒸汽污染环境和能源浪费，在CO₂吸收腔上设有阳极气相物质进气口，将阳极气相物质排出口与阳极气相物质进气口导管连接，CO₂携带甲醇饱和蒸汽从CO₂吸收腔液面以下进入，甲醇饱和蒸汽溶于液态水中，由于CO₂在液态水中几乎不溶，CO₂经圆锥形腔体、圆柱形腔体到达气体排放口，随空气一同排出；当溶解了甲醇后的液态水收集到高出导流管上沿时，溶解了少量甲醇的液态水顺着导流管流入沉孔内；由于沉孔上端开口，因此稀甲醇溶液在沉孔处集中，而溶解了少量甲醇的液态水也集中于沉孔中，因此两溶液在导流管底部的沉孔中进行混合成为混合液，经连通沉孔与第二混液腔的混合液进料口进入第二混液腔中，高浓度甲醇经高浓度甲醇燃料进口进入第二混液腔底部，高浓度甲醇与混合液进行混合成为甲醇混合燃料，甲醇混合燃料通过甲醇混合燃料出料口抽出沿阳极极板的流场通道，经扩散层进入催化层，在阳极电催化剂的作用下发生电化学氧化反应，生成CO₂、质子和电子。

与现有技术相比，本发明的优点是通过采用新的旋风气液分离方法与结构，提高阴极水的回收率,直接将系统阴极水的回收与阳极燃料进料溶液混合集成到分离器中，具有结构简单，气液分离效率高、集成度高，适于大功率直接液体供料燃料电池系统。

附图说明

下面结合具体实施附图对本发明做进一步说明。

图1是现有技术中直接甲醇燃料电池(DMFC)工作原理图。

图2是本发明视角一之立体结构示意图。

图3是本发明视角二之立体结构示意图。

图4是本发明剖面结构示意图。

图中：1-阴极排出物分离腔 2-旋风分离腔 3-CO₂吸收腔 4-阳极排出物分离腔5-过滤混液腔 6-第一混液腔 7-第二混液腔 8-气体排放口 9-气液混合物进口 10-阳极气相物质进气口 11-离子交换树脂注射口 12-高浓度甲醇燃料进料口 13-甲醇混合燃料出料口 14-甲醇溶液排液口 15-混合液进料口 16-甲醇溶液回收口 17-液位检测计 18-阳极气相物质排出口 19-导流管 20-圆柱形腔体 21- 圆锥形腔体 22-汇流板 23-沉孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

如图2至4所示，一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，包括阴极排出物分离腔1、阳极排出物分离腔4和过滤混液腔5，阴极排出物分离腔1、阳极排出物分离腔4和过滤混液腔5由上而下依次设置；其特点是阴极排出物分离腔1、阳极排出物分离腔4和过滤混液腔5由导流管19连通；阴极排出物分离腔1包括上下相连的旋风分离腔2和CO₂吸收腔3，旋风分离腔2上设气体排放口8、与电堆阴极冷凝器出口管路连接的气液混合物进口9；旋风分离腔2沿腔体表面切线方向连接有气液混合物进口9；CO₂吸收腔3的腔体壁上设阳极气相物质进气口10，导流管19的上边缘高于CO₂吸收腔3的下表面；

阳极排出物分离腔4上端设有与电堆阳极出口相连通的阳极排出物回收口 16、与阳极气相物质进气口10通过导管连接的阳极气相物质排出口18、液位检测计安装孔17；

过滤混液腔5包括第一混液腔6和第二混液腔7，第一混液腔6与阳极排出物分离腔4连通，第一混液腔6和第二混液腔7之间设沉孔23，沉孔23设于导流管19下方，沉孔23上端与阳极排出物分离腔4连通，沉孔23壁面上设连接第二混液腔7的混合溶液进料口15；第二混液腔7与阳极排出物分离腔4设汇流板22，将第二混液腔7与阳极排出物分离腔4隔离；第二混液腔7上设与甲醇泵连接的高浓度甲醇燃料进口12和甲醇混合燃料出口13。

旋风分离腔2包括上下相连的圆柱形腔体20和圆锥形腔体21，气液混合物进口9沿圆周的切线方向与圆柱形腔体20连接，气液混合物进口9与圆柱形腔体21连接处的截面形状为矩形、圆形或圆形与矩形的组合体；气体排放口8设于圆柱形腔体20上方；圆锥形腔体21设于CO₂吸收腔3内，CO₂吸收腔3与圆柱形腔体壁连接。

与甲醇泵连接的高浓度甲醇燃料进口12设于第二混液腔7底部上方；所述甲醇混合燃料出料口13设于高浓度甲醇燃料进口12上方，甲醇混合燃料在第二混液腔通过溢流的方式从甲醇混合燃料出料口13抽出，使甲醇混合更加均匀。

第二混液腔7底部上方还设有甲醇溶液排液口14，气液分离器进行维护时，从甲醇溶液排液口14排出甲醇溶液。

CO₂吸收腔3的内部侧壁上设与阳极气相物质进气口连接的CO₂进气通道， CO₂进气通道沿CO₂吸收腔3的内部侧壁延伸向下，在CO₂吸收腔3内的开口低于导流管19上平面6～10mm。

圆锥形腔体21底部出口高于导流管19上端平面4mm～8mm。

圆柱形腔体20直径与气体排放口8入口处直径尺寸比例为1∶0.4～1∶0.6。

圆柱形腔体20直径与气体排放口8入口长度尺寸比例为1∶0.4～1∶0.65。

圆柱形腔体20直径与圆锥形腔体21底部出口直径尺寸比例为1∶0.25～0.4。

本发明的工作原理为：电堆阴极侧的阴极排出物为液态水/空气混合物，电堆阳极侧的阳极排出物为稀甲醇溶液/CO₂混合物，本发明设计的一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，目的是将液态水/空气混合物和稀甲醇溶液 /CO₂混合物进行气液分离；阴极排出物通过导管与气液混合物进口9连接，液态水/空气混合物通过沿切线方向进入圆柱形腔体20内，在液态水/空气混合物在离心力作用下，沿圆柱形腔体20和圆锥形腔体21内壁旋转，实现空气与液态水的分离，因阴极排出物中空气含量较高，在阴极排出物分离腔1中大量的空气在进入旋风分离腔2后沿着壁面旋转流动，形成旋转的气流，实现旋风分离，空气从气体排放口8排出，液态水落入导流管19与CO₂吸收腔3构成的腔体内；阳极排出物通过导管与甲醇溶液回收口16连接，稀甲醇溶液/CO₂混合物溶液流入阳极排出物分离腔4中，稀甲醇溶液/CO₂混合物溶液下落的过程中，CO₂与稀甲醇溶液分离，而由于阳极排出物温度较高，而甲醇易于挥发，因此气液分离时产生了阳极气相物质，即携带甲醇饱和蒸汽的CO₂气体，为了回收CO₂中携带的甲醇饱和蒸汽，避免甲醇饱和蒸汽污染环境，在CO₂吸收腔3上设有阳极气相物质进气口10，将阳极气相物质排出口18与阳极气相物质进气口10导管连接， CO₂携带甲醇饱和蒸汽从CO₂吸收腔3液面以下进入，甲醇饱和蒸汽溶于液态水中，因为CO₂在液态水中几乎不溶，CO₂经圆锥形腔体21、圆柱形腔体20到达气体排放口8，随空气一同排出；当溶解了甲醇后的液态水收集到高出导流管19 上沿时，溶解了甲醇后的液态水顺着导流管19流入沉孔23内；由于沉孔23上端开口，因此稀甲醇溶液在沉孔23处集中，而溶解了甲醇后的液态水也集中于沉孔23中，因此两溶液在导流管19底部的沉孔23中进行混合成为混合液，经连通沉孔23与第二混液腔7的混合液进料口15进入第二混液腔7中，高浓度甲醇经高浓度甲醇燃料进口12进入第二混液腔7底部，高浓度甲醇与混合液进行混合成为甲醇混合燃料，甲醇混合燃料通过甲醇混合燃料出料口抽出沿阳极极板的流场通道，经扩散层进入催化层，在阳极电催化剂的作用下发生电化学氧化反应，生成CO₂、质子和电子。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例做了进一步优化。

对本发明所述旋风气液分离器尺寸参数进行探索模拟试验，选择如表1所述各因素水平，使用热力学模拟方法进行正交模拟试验，筛选出较优组合参数。

表1因素水平表

其中：

d：旋风分离腔2的圆锥形腔体21底部出口面高于导流管19上端平面的距离(mm)；

a：旋风分离腔2内圆柱形腔体20直径与气体排放口8入口直径尺寸之间的比值；

b：旋风分离腔2内圆柱形腔体20直径与气体排放口8入口长度尺寸之间的比值；

c：旋风分离腔2内圆柱形腔体20直径与圆锥形腔体底部出口直径尺寸之间的比值。

正交实验结果如表2所示，以旋风气液分离器分离出的水的重量与饱和水蒸气中的水的重量之比值η，即旋风气液分离器的效率为指标进行分析，均值 (Mean)的计算。均值1是水平1的三个实验结果的平均值。同理，均值2，3 为水平2，3的三个实验结果的平均值。R为最大均值与最小均值的差值。

表2正交实验表

比较均值的大小，均值大的水平较好。由此得到较好的尺寸组合为：旋风分离腔2的圆锥形腔体21底部出口面高于导流管19平面的距离为4mm，旋风分离腔2内圆柱形腔体20直径与气体排放口8入口直径尺寸之间的比值为1∶ 0.5，旋风分离腔2内圆柱形腔体20直径与气体排放口8入口长度尺寸之间的比值为1∶0.5，旋风分离腔2内圆柱形腔体20直径与圆锥形腔体21底部出口直径尺寸之间的比值为1∶0.3。

在上述模拟的基础上，对模拟实验的较优结果进行验证。

验证方法为，将18L/min的气泵出气口接入65℃的水溶液容器中，容器的出气口用管路连接到气液分离器的气液混合物进口9，容器中的饱和水蒸气被带入到气液分离器中，进行分离实验。试验维持60分钟，分别记录实验前后容器和气液分离器的重量，可以计算出该段时间内气液分离器分离出水的重量，以及饱和水蒸气中水的重量，两者的比值即为气液分离的效率。按上述较优尺寸组合制造旋风气液分离器Ⅰ，并按照上述测试方法进行验证，得到旋风气液分离器分离出的水的重量与饱和水蒸气中的水的重量之比值η，即旋风气液分离器的效率为89.88％，误差可能来源于两个方面：(1)气液分离器外部连接管道中存在冷凝水；(2)加工装配误差与称量误差的存在。

由正交实验R值可知旋风分离腔2的圆锥形腔体21底部出口面高于导流管 19上端平面的距离(mm)对分离效果影响最大，在此基础上，对上述尺寸组合进一步优化。优化参数如表3所示。

表3优化参数表

按上述优化尺寸组合制造旋风气液分离器Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，并按照同样方法对分离器效率进行测试，结果显示旋风气液分离器Ⅱ效率为84.12％，旋风气液分离器Ⅲ效率为92.69％，旋风气液分离器Ⅳ效率为86.32％。

所综合以上试验结论可得，最优旋风气液分离器尺寸组合为：旋风分离腔2 的圆锥形腔体底部21出口面高于导流管19平面的距离为5mm，旋风分离腔2 内圆柱形腔体20直径与气体排放口8入口直径尺寸之间的比值为1∶0.5，旋风分离腔2内圆柱形腔体20直径与气体排放口8入口长度尺寸之间的比值为1∶ 0.5，旋风分离腔2内圆柱形腔体20直径与圆锥形腔体21底部出口直径尺寸之间的比值为1∶0.3。

Claims (10)

1.一种用于直接液体进料燃料电池的气液分离方法，包括电堆阴极侧液态水/空气混合物的气液分离、电堆阳极侧稀甲醇溶液/CO₂混合物的气液分离和甲醇混合燃料的制备；其特征在于：包括如下步骤：

S1液态水/空气混合物的气液分离在阴极侧排出物分离腔进行，液态水/空气混合物沿阴极侧排出物分离腔的圆周切线方向进入，混合物在阴极侧分离腔的腔体壁上受离心力作用，沿腔体壁旋转向下流动，旋转流动时，溶解在液态水中的空气与液态水分离，呈上升气流，带动后续液态水/空气混合物中的空气与液态水分离，液态水流入阴极侧排出物分离腔底部，空气从阴极侧排出物分离腔上部排出；

S2稀甲醇溶液/CO₂混合物的气液分离在阳极排出物分离腔中进行，CO₂气体与稀甲醇溶液分离时，CO₂气体携带有甲醇饱和蒸汽，分离出的CO₂气体携带甲醇饱和蒸汽进入阴极排出物分离腔底部，进入液态水内，液态水溶解甲醇饱和蒸汽，CO₂气体不溶于水，随空气上升排出，稀甲醇溶液流入阳极排出物分离腔底部；

S3经气液分离后溶解少量甲醇的液态水和阳极排出物分离腔中的稀甲醇溶液预先混合后与高浓度甲醇混合成为甲醇混合燃料，甲醇混合燃料为电堆阳极侧提供燃料。

2.一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，包括阴极排出物分离腔、阳极排出物分离腔和过滤混液腔，所述阴极排出物分离腔、阳极排出物分离腔和过滤混液腔由上而下依次设置；其特征在于：所述阴极排出物分离腔、阳极排出物分离腔和过滤混液腔由导流管连通；所述阴极排出物分离腔包括上下相连的旋风分离腔和CO₂吸收腔，所述旋风分离腔上设气体排放口、与电堆阴极冷凝器出口管路连接的气液混合物进口；所述旋风分离腔沿腔体表面切线方向连接有气液混合物进口；所述CO₂吸收腔的腔体壁上设阳极气相物质进气口，所述导流管的上边缘高于CO₂吸收腔的下表面；

所述阳极排出物分离腔上端设有与电堆阳极出口相连通的阳极排出物回收口、与阳极气相物质进气口通过导管连接的阳极气相物质排出口、液位检测计安装孔；

所述过滤混液腔包括第一混液腔和第二混液腔，所述第一混液腔与阳极排出物分离腔连通，第一混液腔和第二混液腔之间设沉孔，所述沉孔设于导流管下方，沉孔上端与阳极排出物分离腔连通，所述沉孔壁面上设连接第二混液腔的混合溶液进料口；所述第二混液腔与阳极排出物分离腔设汇流板；所述第二混液腔上设与甲醇泵连接的高浓度甲醇燃料进口和甲醇混合燃料出口。

3.根据权利要求2所述一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，其特征在于：所述旋风分离腔包括上下相连的圆柱形腔体和圆锥形腔体，所述气液混合物进口沿圆周的切线方向与圆柱形腔体连接，所述气液混合物进口与圆柱形腔体连接处的截面形状为矩形、圆形或圆形与矩形的组合体；所述气体排放口设于圆柱形腔体上方；所述圆锥形腔体设于CO₂吸收腔内，CO₂吸收腔与圆柱形腔体壁面连接。

4.根据权利要求3所述一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，其特征在于：所述与甲醇泵连接的高浓度甲醇燃料进口设于第二混液腔底部上方；所述甲醇混合燃料出料口设于高浓度甲醇燃料进口上方。

5.根据权利要求4所述一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，其特征在于：所述第二混液腔底部上方还设有甲醇溶液排液口。

6.根据权利要求2所述一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，其特征在于：所述CO₂吸收腔的内部侧壁上设与阳极气相物质进气口连接的阳极气相物质进气通道，所述阳极气相物质进气通道沿CO₂吸收腔的内部侧壁延伸向下，在CO₂吸收腔内的开口低于导流管上平面6～10mm。

7.根据权利要求2所述一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，其特征在于：所述圆锥形腔体底部出口高于导流管上端平面4mm～8mm。

8.根据权利要求7所述一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，其特征在于：所述圆柱形腔体直径与气体排放口入口处直径尺寸比例为1∶0.4～1∶0.6。

9.根据权利要求8所述一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，其特征在于：所述圆柱形腔体直径与气体排放口入口长度尺寸比例为1∶0.4～1∶0.65。

10.根据权利要求9所述一种用于直接液体进料燃料电池的旋风气液分离器，其特征在于：所述圆柱形腔体直径与圆锥形腔体底部出口直径尺寸比例为1∶0.25～0.4。