CN117996113A - 分离器组件、其制造方法以及包括该组件的电动驱动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了分离器组件、其制造方法以及包括该组件的电动驱动车辆。用于燃料电池系统的液气分离器组件包括：外壳体，其具有内部隔室；第一端口，其将该内部隔室流体地连接到燃料电池系统输送导管以接收燃料电池系统排气；以及第二端口，其将内部隔室流体地连接到燃料电池系统排气歧管以输送从排气中分离出的水。第三端口将内部隔室流体地连接到燃料电池系统氢入口以输送从排气中提取的氢。位于内部隔室内部的第一腔室将第一端口和第二端口流体地连接并从隔室中排空被提取的水。位于内部隔室内部、在第一腔室上方的第二腔室将第一腔室流体地连接到第三端口并从隔室中排空被提取的氢。

Description

分离器组件、其制造方法以及包括该组件的电动驱动车辆
技术领域
本公开总体上涉及用于将富氢燃料转换成电的电化学燃料电池系统(FCS)。更具体地，本公开的各方面涉及用于在FCS中使氢气与液态水分离的装置。
背景技术
当前生产的机动车辆(诸如，现代的汽车)最初配备有动力总成，该动力总成进行操作以推进车辆并为车辆的车载电子设备供电。在汽车应用中，例如，车辆动力总成通常以原动机为代表，该原动机通过自动或手动换挡的动力变速器将驱动扭矩递送到车辆的最终驱动系统(例如，差速器、车轴、转向模块(corner module)、行走轮等)。历史上，汽车一直由往复活塞式内燃发动机(ICE)组件供以动力，这是由于其随时可用性以及相对便宜的成本、轻便的重量和整体的效率所致。作为一些非限制性示例，这种发动机包括压缩点火(CI)柴油发动机、火花点火(SI)汽油发动机、二冲程、四冲程和六冲程架构、以及旋转发动机。另一方面，混合动力电动车辆和全电动车辆(统称为“电动驱动车辆”)利用替代性动力源来推进车辆，且因此最小化或消除了对基于化石燃料的发动机获得牵引动力的依赖。
混合动力电动和全电动动力总成呈现各种架构，其中一些利用燃料电池系统来产生为车辆的(多个)电动牵引马达供电所必要的电。燃料电池是一种电化学装置，其通常由接收氢(H2)的阳极电极、接收氧(O2)的阴极电极、以及插置在阳极电极和阴极电极之间的电解质屏障组成。在FCS的阳极侧处诱导电化学反应以氧化氢分子——氢气在氧化半电池反应中被催化分裂——以产生自由电子(-)和自由质子(H+)。自由氢质子穿过电解质到达阴极，这些质子在阴极处与阴极中的氧和电子反应以形成各种堆叠副产物。然而，来自阳极的自由电子不能穿过电解质；这些电子在被送到阴极之前被重新定向到负载，诸如车辆的牵引马达和附件。
在汽车应用中通常采用的燃料电池架构包含半渗透聚合物电解质膜——也称为“质子交换膜”或“PEM”——以在阳极和阴极之间提供离子输运。质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常采用固体聚合物电解质(SPE)质子传导膜(诸如，全氟磺酸膜)，以分离产物气体并且除促进质子传导之外还提供对电极的电绝缘。阳极和阴极通常包括被支撑在碳颗粒上并与离聚物混合的细分散性催化颗粒(例如，铂)。对于一些燃料电池制造过程，这种催化混合物可沉积在膜的侧部上以形成阳极层和阴极层。阳极催化层、阴极催化层和电解质膜的组合限定了膜电极组件(MEA)，其中阳极催化剂和阴极催化剂被支撑在离子导电固体聚合物膜的相对面上。
为了产生为机动车辆提供动力所必需的电，通常将众多燃料电池串联或并联组合成燃料电池堆叠，以实现更高的输出电压并允许更强的电流汲取。例如，用于汽车的典型燃料电池堆叠可具有超过两百个堆叠的电池。这些燃料电池堆叠接收反应气体作为阴极输入，其通常为由压缩机强制通过堆叠的计量流量的环境空气或浓缩气态氧。在正常操作期间，可量化质量的氧不会被堆叠消耗；残余氧中的一些作为阴极废气输出，该阴极废气可包括作为堆叠副产物的水。燃料电池堆叠还接收氢或富氢反应气体作为流入堆叠的阳极侧中的阳极输入。氢在阳极流动通道内的分布通常保持基本上恒定，以实现恰当的燃料电池堆叠操作。在一些操作模式中，将补充氢馈送到燃料电池堆叠中，使得阳极气体均匀地分布以实现经校准的堆叠输出负载。附加地，燃料电池堆叠可以以将MEA维持在加湿状态的方式操作，在该加湿状态下，供应给燃料电池堆叠的气体被加湿以防止MEA干燥。因此，由燃料电池堆叠产生的排气可包括水蒸气、液态水、空气、低水平的废氢气和其他微量元素。
发明内容
本文中呈现了用于在燃料电池系统(FCS)中隔离氢和水的被动式分离器组件、用于制造这种分离器组件的方法和使用这种分离器组件的方法、以及配备有这种分离器组件的以FCS为动力的车辆。在示例中，呈现了集成式H2/H2O分离器装置，其从燃料电池系统排气中的液态水中被动地提取夹带的气态氢。分离器装置(其可安装到水蒸气输送(WVT)单元的加湿器壳体并流体地位于FC堆叠的阴极入口上游)从WVT单元接收加湿的“潮湿”空气以及从阳极侧水分离器接收夹带氢的水。利用湍流流体流动、重力和流体密度差异(例如，浮力)的原理，分离器装置使氢气(H2)与水(H2O)分离并将被提取的H2传输到堆叠的阴极入口以及将被隔离的水传输到FCS排气歧管以便从系统中逐出。分离器装置可包括刚性歧管壳体，该刚性歧管壳体包含通过腔室壁与内部氢腔室分隔的内部排气腔室。延伸穿过腔室壁上端的细长的连接器槽将这两个内部流体腔室流体地连接。在排气腔室内，较轻且密度较小的氢升离较重且密度较大的液体，通过连接器槽进入氢腔室，并且从歧管壳体中排出，例如在那里氢被稀释在阴极空气流中。被隔离的水在重力下顺着斜坡壁(该斜坡壁沿着排气腔室的底部延伸)滑下并通过歧管排气端口排出，例如用于按路线流到FCS排气。为了激发湍流，歧管进气端口可包括直径收缩部，该直径收缩部增加进气流体速度并减小静压力。
所公开构思中的至少一些的附随益处包括轻量级和廉价的装置，该装置用于使氢与水被动地分离而不使用活动部分或主动电子控制件。其他附随益处可包括将被动式H2/H2O分离器装置集成到现有歧管中的能力；这样做消除了对独立装置的需要，附随的是成本、重量和封装空间方面的节约。从水中去除氢最小化对用来自压缩机的额外空气稀释FCS排气的需要并实现更高的效率和更低的排放，这导致行驶里程增加并且里程焦虑减少。
本公开的各方面针对用于在燃料电池系统中隔离氢和水的被动型分离器组件，包括汽车和非汽车FCS应用两者。在示例中，呈现了一种用于燃料电池系统的液气分离器组件，该燃料电池系统包含输送导管(例如，输送来自阳极水分离器的夹带氢的水和/或来自WVT单元的加湿空气)、氢入口(例如，将气态氢馈送回到FCS阴极空气入口中)、以及排气歧管(例如，收集和排空来自FCS的排气)。分离器组件包括刚性外壳体，该刚性外壳体例如安装到加湿器壳体并且包含不透流体的内部隔室。进气(第一)流体端口将壳体的内部隔室流体地连接到输送导管以自其接收阳极排气，而排气(第二)流体端口将内部隔室流体地连接到排气歧管以向其输送从阳极排气中分离出的水。输送(第三)流体端口将壳体的内部隔室流体地连接到氢入口以向其输送从阳极排气中分离出的氢。一对流体腔室位于外壳体的内部隔室内部：液体(第一)腔室，其将进气(第一)端口流体地连接到排气(第二)端口并从内部隔室中排空被提取的水；以及位于排气腔室上方的气体(第二)腔室，其将排气腔室流体地连接到输送端口并从内部隔室且因此从分离器组件中排空被提取的氢。
本公开的附加方面针对具有电气化动力总成的电动驱动车辆，这些电气化动力总成包含由采用任何所公开的H2/H2O分离器组件的燃料电池系统供以动力的牵引马达。如本文中所使用的，术语“车辆(vehicle，或为“交通工具”)”和“机动车辆”可互换地和同义地使用以包括任何相关的车辆平台，诸如乘用车辆(ICE、HEV、FEV、完全和部分自主等)、商用车辆、工业车辆、履带车辆、越野和全地形车辆(ATV)、摩托车、农场设备、船只、飞行器等。对于非汽车应用，所公开构思可被实施用于所有逻辑上相关的用途，包括独立的发电站、便携式电源组、备用发电机系统、泵送设备、住宅、商业和工业用途、电动车辆充电站(EVCS)等。
在示例中，电动驱动车辆包括具有乘客隔室的车辆本体、安装到车辆本体的多个行走轮(例如，经由联接到承载式车身(unibody)或非承载式车身(body-on-frame)底盘的转向模块)以及其他标准原始设备。电气化动力总成包含一个或多个车载式牵引马达，所述一个或多个车载式牵引马达单独操作(例如，对于FEV动力总成)或与内燃发动机组件一起操作(例如，对于HEV动力总成)，以选择性地驱动行走轮中的一个或多个并由此推进车辆。安装到车辆的常驻FCS使氢基燃料氧化，由此产生FCS电压来为电气化动力总成提供动力。FCS包括：燃料电池堆叠；输送导管，其从燃料电池堆叠接收阳极排气；阴极空气入口，其将氢馈送入燃料电池堆叠中；以及排气歧管，其从FCS中排空阳极排气。
继续前述示例的讨论，车辆还配备有液气分离器组件，该液气分离器组件使阳极排气中的气态氢与液态水被动地分离。分离器组件包括刚性外壳体，该刚性外壳体安装到FCS并且包含不透流体的内部隔室。进气端口将壳体的内部隔室流体地连接到输送导管以自其接收FCS排气，而排气端口将内部隔室流体地连接到排气歧管以向其输送从FCS排气中分离出的被提取的水。附加地，输送端口将内部隔室流体地连接到阴极空气入口以向其输送从FCS排气中分离出的被提取的氢。排气腔室位于壳体的内部隔室内部，该排气腔室将进气端口和排气端口流体地连接并将被提取的水从内部隔室排空到排气歧管。氢腔室位于内部隔室内部、在排气腔室上方，该氢腔室将排气腔室流体地连接到输送流体端口并将被提取的氢从内部隔室排空到阴极空气入口。
本公开的各方面还针对用于制造和/或使用任何所公开的分离器组件的制造工作流过程、系统控制逻辑和计算机可读介质(CRM)。在示例中，呈现了一种用于制造用于燃料电池系统的液气分离器组件的方法。该代表性方法包括以任何顺序并以与上文和下文所公开的选项和特征中的任一者的任何组合的以下各者：接收外壳体，该外壳体在其中限定不透流体的内部隔室；经由第一流体端口将内部隔室流体地连接到FCS的输送导管，该第一流体端口被构造成从输送导管接收包含氢和水的FCS排气；经由第二流体端口将内部隔室流体地连接到FCS的排气歧管，该第二流体端口被构造成向排气歧管输送从FCS排气中分离出的被提取的水；以及经由第三流体端口将内部隔室流体地连接到FCS的氢入口，该第三流体端口被构造成向氢入口输送从FCS排气中分离出的被提取的氢，其中，位于外壳体的内部隔室内部的第一流体腔室将第一流体端口流体地连接到第二流体端口并且被构造成通过第二流体端口从内部隔室中排空被提取的水，并且其中，位于内部隔室内部、在第一流体腔室上方的第二流体腔室将第一流体腔室流体地连接到第三流体端口并且被构造成通过第三流体端口从内部隔室中排空被提取的氢。
对于任何所公开的分离器组件、方法和车辆，腔室壁可位于壳体的内部隔室内部以使两个流体腔室分离。在这种情况下，腔室壁具有将两个流体腔室流体地连接的连接器端口。可选地，腔室壁的从进气端口延伸到排气端口的长度可与排气腔室的长度基本上几乎一致；连接器端口可以是具有槽长度的长形槽，该槽长度延伸壁长度的约65％或更少，例如以防止被提取的水到达输送端口并被再循环回到燃料电池堆叠中。作为又进一步的选项，进气端口可并入有插置在壳体的内部隔室和输送导管之间的流体收缩部。通过伯努利原理，流体收缩部诱导FCS排气的湍流通过进气端口从输送导管进入排气腔室。
对于任何所公开的分离器组件、方法和车辆，排气腔室可包括在进气端口和排气端口之间延伸的相对的顶壁和底壁。在这种情况下，底壁以向下的坡度(例如，以与中心水平平面成约5-15度的角度)从进气端口延伸到排气流体端口，使得被提取的水在重力下通过排气端口流出分离器组件。作为另一个选项，当沿着内部隔室的从进气端口移动到排气端口的长度移动时，排气腔室的从其底壁到顶壁的高度可发生变化(例如，增加然后减小)。在类似方面，当沿着内部隔室的从进气端口到排气端口的长度移动时，排气腔室的在其相对侧壁之间的宽度可发生变化(例如，减小然后增加)。可选地，排气腔室的总体积可明显小于氢腔室的总体积，例如以促进氢气的分离和输送。
对于任何所公开的分离器组件、方法和车辆，进气端口沿着中间(第一)水平平面流体地连接到内部隔室，而排气端口沿着在中间平面下方的下(第二)水平平面流体地连接到内部隔室，例如使得被提取的水在重力下通过排气端口流出。相比之下，输送端口沿着在中间平面上方的上(第三)水平平面流体地连接到内部隔室，例如使得被提取的氢上浮并通过排气端口浮出。对于一些构型，进气端口具有小(第一)直径，排气端口具有等于或大于进气端口的直径的中等(第二)直径，并且输送端口具有大于另外其他两个端口的直径的大(第三)直径。作为另一个选项，分离器组件的外壳体和三个流体端口可一体地形成(例如，由铸造或精密加工的金属或注射模制或3D打印的聚合物一体地形成)为单件式结构。在这种情况下，排气腔室和氢腔室是壳体的内部隔室的毗连段，例如通过内部腔室壁物理地分离和流体地连接。
本发明还公开了如下技术方案：
方案1.一种用于燃料电池系统的液气分离器组件，所述燃料电池系统包括输送导管、氢入口以及排气歧管，所述分离器组件包括：
外壳体，所述外壳体在其中限定不透流体的内部隔室；
第一流体端口，其被构造成将所述外壳体的所述内部隔室流体地连接到所述输送导管并从所述输送导管接收包含氢和水的燃料电池系统排气；
第二流体端口，其被构造成将所述内部隔室流体地连接到所述排气歧管并向所述排气歧管输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的水；
第三流体端口，其被构造成将所述内部隔室流体地连接到所述氢入口并向所述氢入口输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的氢；
位于所述外壳体的所述内部隔室内部的第一流体腔室，所述第一流体腔室将所述第一流体端口流体地连接到所述第二流体端口并且被构造成从所述内部隔室中排空被提取的水；以及
位于所述内部隔室内部、在所述第一流体腔室上方的第二流体腔室，所述第二流体腔室将所述第一流体腔室流体地连接到所述第三流体端口并且被构造成从所述内部隔室中排空被提取的氢。
方案2.根据方案1所述的分离器组件，其进一步包括位于所述内部隔室内部并使所述第一流体腔室和所述第二流体腔室分离的腔室壁，所述腔室壁限定穿过该腔室壁的连接器端口，所述连接器端口将所述第一流体腔室和所述第二流体腔室流体地连接。
方案3.根据方案2所述的分离器组件，其中，所述腔室壁具有从所述第一流体端口延伸到所述第二流体端口的壁长度，并且其中，所述连接器端口包括具有槽长度的长形槽，所述槽长度延伸所述壁长度的约65％或更少。
方案4.根据方案1所述的分离器组件，其中，所述第一流体端口包括插置在所述内部隔室和所述输送导管之间的流体收缩部，所述流体收缩部被构造成使得所述燃料电池系统排气的湍流通过所述第一流体端口从所述输送导管进入所述第一流体腔室。
方案5.根据方案1所述的分离器组件，其中，所述第一流体腔室包括均在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间延伸的相对的顶壁和底壁，所述底壁以向下的坡度从所述第一流体端口延伸到所述第二流体端口，使得被提取的水在重力下流到所述第二流体端口。
方案6.根据方案1所述的分离器组件，其中，所述第一流体腔室的第一高度沿着所述内部隔室的在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间的长度而变化。
方案7.根据方案6所述的分离器组件，其中，所述第一流体腔室的第一宽度沿着所述内部隔室的在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间的长度而变化。
方案8.根据方案1所述的分离器组件，其中，所述第一流体腔室的第一总体积小于所述第二流体腔室的第二总体积。
方案9.根据方案1所述的分离器组件，其中，所述第一流体端口沿着第一水平平面流体地连接到所述内部隔室，所述第二流体端口沿着在所述第一水平平面下方的第二水平平面流体地连接到所述内部隔室，使得被提取的水在重力下流过所述第二流体端口，并且所述第三流体端口沿着在所述第一水平平面上方的第三水平平面流体地连接到所述内部隔室，使得被提取的氢漂浮通过所述第三流体端口。
方案10.根据方案1所述的分离器组件，其中，所述第一流体端口具有第一直径，所述第二流体端口具有等于或大于所述第一直径的第二直径，并且所述第三流体端口具有大于所述第一直径和所述第二直径的第三直径。
方案11.根据方案1所述的分离器组件，其中，所述外壳体与所述第一流体端口、所述第二流体端口和所述第三流体端口一体地形成为单件式结构，并且其中，所述第一流体腔室和所述第二流体腔室被限定为所述内部隔室的毗连段。
方案12.一种电动驱动车辆，其包括：
车辆本体，其具有附接到所述车辆本体的多个行走轮；
电动牵引马达，其附接到所述车辆本体并且被构造成驱动所述行走轮中的一个或多个，由此推进所述电动驱动车辆；
燃料电池系统，其附接到所述车辆本体并且能够操作来为所述电动牵引马达供电，所述燃料电池系统包括：燃料电池堆叠；输送导管，其从所述燃料电池堆叠接收包含氢和水的燃料电池系统排气；氢入口，其将氢馈送入所述燃料电池堆叠中；以及排气歧管，其从所述燃料电池系统中排空燃料电池系统排气；以及
液气分离器组件，其包括：
刚性外壳体，其安装到所述燃料电池系统并且在该外壳体中限定不透流体的内部隔室；
进气流体端口，其将所述内部隔室流体地连接到所述输送导管并从所述输送导管接收所述燃料电池系统排气的至少一部分；
排气流体端口，其将所述内部隔室流体地连接到所述排气歧管并向所述排气歧管输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的水；
输送流体端口，其将所述内部隔室流体地连接到所述氢入口并向所述氢入口输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的氢；
位于所述内部隔室内部的排气腔室，所述排气腔室将所述进气流体端口流体地连接到所述排气流体端口并将被提取的水从所述内部隔室排空到所述排气歧管；以及
位于所述内部隔室内部、在所述排气腔室上方的氢腔室，所述氢腔室将所述排气腔室流体地连接到所述输送流体端口并将被提取的氢从所述内部隔室排空到所述氢入口。
方案13.一种制造用于燃料电池系统的液气分离器组件的方法，所述燃料电池系统包括输送导管、氢入口以及排气歧管，所述方法包括：
接收外壳体，所述外壳体在其中限定不透流体的内部隔室；
经由第一流体端口将所述内部隔室流体地连接到所述输送导管，所述第一流体端口被构造成从所述输送导管接收包含氢和水的燃料电池系统排气；
经由第二流体端口将所述内部隔室流体地连接到所述排气歧管，所述第二流体端口被构造成向所述排气歧管输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的水；以及
经由第三流体端口将所述内部隔室流体地连接到所述氢入口，所述第三流体端口被构造成向所述氢入口输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的氢，
其中，位于所述外壳体的所述内部隔室内部的第一流体腔室将所述第一流体端口流体地连接到所述第二流体端口，并且被构造成通过所述第二流体端口从所述内部隔室中排空被提取的水，并且
其中，位于所述内部隔室内部、在所述第一流体腔室上方的第二流体腔室将所述第一流体腔室流体地连接到所述第三流体端口，并且被构造成通过所述第三流体端口从所述内部隔室中排空被提取的氢。
方案14.根据方案13所述的方法，其中，位于所述外壳体的所述内部隔室内部的腔室壁使所述第一流体腔室和所述第二流体腔室分离，所述腔室壁限定穿过该腔室壁的连接器端口，所述连接器端口将所述第一流体腔室和所述第二流体腔室流体地连接。
方案15.根据方案13所述的方法，其中，所述第一流体端口包括插置在所述内部隔室和所述输送导管之间的流体收缩部，所述流体收缩部被构造成使得所述燃料电池系统排气的湍流通过所述第一流体端口从所述输送导管进入所述第一流体腔室。
方案16.根据方案13所述的方法，其中，所述第一流体腔室包括均在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间延伸的相对的顶壁和底壁，所述底壁以向下的坡度从所述第一流体端口延伸到所述第二流体端口，使得被提取的水在重力下流到所述第二流体端口。
方案17.根据方案13所述的方法，其中，所述第一流体腔室的第一高度沿着所述内部隔室的在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间的长度而变化，并且其中，所述第一流体腔室的第一宽度沿着所述内部隔室的在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间的长度而变化。
方案18.根据方案13所述的方法，其中，所述第一流体端口沿着第一水平平面流体地连接到所述内部隔室，所述第二流体端口沿着在所述第一水平平面下方的第二水平平面流体地连接到所述内部隔室，使得被提取的水在重力下流过所述第二流体端口，并且所述第三流体端口沿着在所述第一水平平面上方的第三水平平面流体地连接到所述内部隔室，使得被提取的氢漂浮通过所述第三流体端口。
方案19.根据方案13所述的方法，其进一步包括：将所述外壳体以及所述第一流体端口、所述第二流体端口和所述第三流体端口形成为单件式结构，其中所述第一流体腔室和所述第二流体腔室被限定为所述内部隔室的毗连段。
方案20.根据方案19所述的方法，其中，所述第一流体端口形成有第一直径，所述第二流体端口形成有等于或大于所述第一直径的第二直径，并且所述第三流体端口形成有大于所述第一直径和所述第二直径的第三直径。
以上概述并不表示本公开的每个实施例或每个方面。相反，前面的发明内容仅仅提供了本文中所阐述的新颖构思和特征中的一些的概要。当结合附图和所附权利要求书来理解时，从对用于实施本公开的图示的示例和代表性模式的以下详细描述中，本公开的以上特征和优点、以及其他特征和附随优点将容易显而易见。此外，本公开明确包括上文和下文所呈现的元件和特征的任何和所有组合和子组合。
附图说明
图1是根据所公开构思的各方面的代表性机动车辆的正视透视图图示，其具有可再充电储能系统(RESS)的插图示意性图示，该RESS包含牵引电池组和燃料电池系统以用于操作电气化动力总成的(多个)电动马达。
图2是根据本公开的各方面的用于燃料电池系统(FCS)的代表性被动式H2/H2O分离器组件的前视图图示。
图3是图2的代表性分离器组件的另一个前视图图示，其中前面板和FCS加湿器壳体被移除以更清楚地示出分离器组件的内部流体腔室。
图4是图2的代表性分离器组件的部分分解透视图图示。
图5是图2的代表性分离器组件沿着线5-5在截面图中截取的剖切平面图图示。
图6是图2的代表性分离器组件沿着线6-6截取的剖切端视图图示。
本公开易于作出各种修改和替代形式，并且本公开的一些代表性实施例通过示例的方式在附图中示出并且将在本文中进行详细描述。然而，应理解，本公开的新颖方面不限定于上文枚举的附图中所图示的特定形式。相反，本公开覆盖落入如例如由所附权利要求书涵盖的本公开的范围内的所有修改、等同物、组合、排列、分组以及替代方案。
具体实施方式
本公开容许许多不同形式的实施例。本公开的代表性实施例在附图中示出并且将在本文中进行详细描述，应理解这些实施例被提供作为所公开原理的举例说明，对本公开的广泛方面无限制。在一定程度上，例如在摘要、技术领域、发明内容和具体实施方式部分中描述但权利要求书中并未明确阐述的元件和限制不应单独地或共同地通过隐含、推断或其他方式并入到权利要求书中。
为了本具体实施方式的目的，除非明确地放弃保护，否则：单数包括复数且反之亦然；词语“和”和“或”应两者都为联合的和非联合的；词语“任何”和“所有”应两者都意指“任何和所有”；并且词语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等应各自意指“包括但不限于”。此外，例如，诸如“约”、“几乎”、“基本上”、“大致”、“大约”等近似词语在本文中可各自在“处于、接近或几乎处于”或“在......的0-5％以内”或“在可接受的制造公差内”或其任何逻辑组合的意义上使用。最后，方向性形容词和副词(诸如，前侧、后侧、内侧、外侧、右舷、左舷、竖直、水平、向上、向下、前、后、左、右等)可相对于机动车辆，诸如当机动车辆操作性地定向在水平驾驶表面上时该车辆的向前驾驶方向而言。
下文讨论了用于在燃料电池系统中隔离气态氢和液态水的集成式被动型分离器装置。在示例中，H2/H2O分离器组件使FCS排气中的夹带氢与液态水分离，而不使用机械部分、流体泵或电子控制件。这样做允许分离器组件被集成到燃料电池系统的现有硬件中，而不增加主动式分离器装置的成本、质量、封装空间或复杂性。分离器组件使用湍流流体流动、重力和浮力的原理来使氢气与流动(streaming)水分离，使被提取的氢再循环回到燃料电池堆叠中，并且附随地从FCS中排出被提取的水。与其使用专用泵，倒不如分离器组件可使用现有的阴极空气流来将氢从水中抽离并从分离器组件中抽出，以将被提取的氢重新引入回到燃料电池堆叠中。为了促进分离，分离器组件的进气端口可并入有直径收缩部，该直径收缩部增加进气流体速度并减小静压力以激发湍流。被隔离的水在重力下顺着分离器的内部排气腔室的斜坡壁滑下并通过液体排气端口排出组件。
现在参考附图，其中，相似的附图标记贯穿若干视图指代相似的特征，图1中示出了代表性汽车，其通常标示在10处并且为了讨论的目的而在本文中被描绘为轿车式燃料电池电动车辆(FCEV)。所图示的汽车10(本文中也简称为“机动车辆”或“车辆”)仅仅是示例性应用，对于该应用，可实践本公开的新颖方面。以同样的方式，将本构思并入到全电动动力总成中也应被了解为所公开特征的非限制性实施方式。因而，将理解，本公开的各方面和特征可被应用于其他动力总成架构，被利用于各种不同的燃料电池系统构型，被并入到任何逻辑上相关类型的车辆中，并且同样地针对汽车和非汽车应用来实施。此外，本文中仅示出并以附加细节描述了机动车辆、燃料电池系统和H2/H2O分离器组件的选定部件。尽管如此，下文所讨论的车辆、系统和组件可包括众多附加和替代特征、以及其他可用的外围部件，以用于实施本公开的各种方法和功能。
用于为原动机(诸如，电动马达发电机单元(MGU)16)供电的代表性燃料电池系统14被封装在汽车10的车辆本体12内，该原动机可操作以用于驱动车辆的行走轮18中的任何一个或多个。图1的质子交换膜燃料电池系统14配备有一个或多个燃料电池堆叠20，所述燃料电池堆叠中的每一者由PEM类型的多个燃料电池22组成，这些燃料电池堆叠在一起并且彼此电串联或并联连接。在所图示的架构中，每个燃料电池22是多层构造，其具有通过质子导电性全氟磺酸膜28分离的阳极侧24和阴极侧26。阳极扩散介质层30设置在PEMFC 22的阳极侧24上，其中阳极催化剂层32插置在膜28和对应的扩散介质层30之间并且操作性地连接这两者。阴极扩散介质层34以与阳极层30和32成相对间隔关系并置，该阴极扩散介质层设置在PEMFC 22的阴极侧26上。阴极催化剂层36插置在膜28和对应的扩散介质层34之间并且操作性地连接这两者。两个催化剂层32和36与膜28合作以全部或部分地限定膜电极组件(MEA)38。
扩散介质层30和34是多孔构造，其提供到MEA 38的流体入口输运以及从该MEA的流体排气输运。阳极流场板(或“第一板”)40以与阳极扩散介质层30成邻接关系设置在阳极侧24上。以同样的方式，阴极流场板(或“第二板”)42以与阴极扩散介质层34成邻接关系设置在阴极侧26上。冷却剂流动通道44横越板40和42中的每一者以允许冷却流体流过燃料电池22。流体入口端口和集管将富氢燃料和氧化剂引导到阳极流场板40和阴极流场板42中的相应通路。面对质子导电膜28的阳极板40的中央活性区域可制造有阳极流场，该阳极流场由用于将氢分布遍及膜28的相对面的蛇形流动通道组成。MEA 38和板40、42可一起堆叠在不锈钢夹板和单极端板(未示出)之间。这些夹板可通过垫圈或介电涂层与端板电绝缘。燃料电池系统14还可采用阳极再循环，其中阳极再循环气体从排气歧管或集管被馈送通过阳极再循环管线以用于使氢再循环回到阳极侧24输入，以便节约堆叠20中的氢气。
氢(H2)入口流——无论是气态的，浓缩的，夹带的还是其他形式的——经由联接到(第一)流体进气导管或软管48的流体喷射器47从氢源(诸如，燃料存储罐46)传输到燃料电池堆叠20的阳极侧24。阳极排气经由(第一)流体排气导管或软管50离开堆叠20。虽然被示为在堆叠的入口侧上，但压缩机或泵52经由(第二)流体进气管线或歧管54将阴极入口流(诸如，环境空气和/或浓缩气态氧(O2))提供给堆叠20的阴极侧26。阴极排气经由(第二)流体排气导管或软管56从堆叠20输出。流量控制阀、流量限制件、过滤器和用于调节流体流量的其他可用装置可以由图1的PEMFC系统14实施。由(多个)燃料电池堆叠20产生并由燃料电池系统14输出的电可被传输以存储到可再充电储能系统(RESS)80内的车内牵引电池组82。
图1的燃料电池系统14还可包括热子系统，该热子系统可操作以用于在预调节、磨合和后调节期间控制燃料电池堆叠20的温度。根据所图示的示例，冷却流体泵58通过冷却剂环路60将冷却流体泵送到燃料电池堆叠20并泵送入每个电池22中的冷却剂通道44。流体地联接在冷却剂环路60中的散热器62和可选的加热器64用于将堆叠20维持在期望的操作温度下。该燃料电池调节系统可配备有各种感测装置以用于监测系统操作和燃料电池磨合的进展。例如，(第一)温度传感器66监测在燃料电池堆叠20的冷却剂入口处的冷却剂温度值，并且(第二)温度传感器68测量在堆叠20的冷却剂出口处的冷却剂温度值。电连接器或电缆74将燃料电池堆叠20连接到电力负载76，该电力负载可被采用来从堆叠20中的每个电池22中汲取电流。电压/电流传感器70可操作以测量、监测或以其他方式检测堆叠20中的燃料电池22两端的燃料电池电压和/或电流。
可编程电子控制单元(ECU)72帮助控制燃料电池系统14的操作。作为示例，ECU 72从温度传感器66、68接收温度信号T1，这些温度信号指示燃料电池堆叠20的温度；ECU 72可被编程为响应性地发出命令信号C1以调整堆叠20的操作。图1的ECU 72还从电压传感器/电流70接收电压信号V1；ECU 72可被编程为响应性地发出命令信号C2以调整氢源(例如，燃料存储罐46)和/或压缩机/泵52的操作，由此调节堆叠20的电输出。图1的ECU 72还被示为从传感器66和/或68接收冷却剂温度信号T2；ECU 72可被编程为响应性地发出命令信号C3以调整燃料电池的热系统的操作。附加的传感器信号SN可由ECU 72接收并且附加的控制命令CN可从该ECU发出，例如以控制本文中图示和/或描述的任何其他子系统或部件。ECU 72可发出命令信号以通过流体排气导管56将析氢(evolved hydrogen)和液态H2O从阴极侧26传输到水分离器78(图1)，在该水分离器处，来自阴极的氢和水与通过流体排气导管/软管50从阳极排出的废氢相组合。
继续参考图1，牵引电池组82包含阵列或可再充电锂类(次级)电池模块84。所公开构思的各方面可类似地适用于其他电动存储单元架构，包括采用镍金属氢化物(NiMH)电池、铅酸电池、锂金属电池或其他适用类型的可再充电电动车辆电池(EVB)的那些电动存储单元架构。每个电池模块84可包括一系列电化学电池单元，诸如袋(pouch)式锂离子(Li离子)或Li离子聚合物电池单元86。例如，单独的电池模块84可以以一组10-45个Li离子电池单元为代表，这些电池单元以彼此并排面对的关系堆叠并且并联或串联连接以用于存储和供应电能。虽然被描述为基于硅的Li离子“袋式单元”电池，但单元86可适应于其他构造，包括圆柱形和棱柱形构造。为了提高车辆FCS的电压输出，可将相应的DC到DC升压转换器(DCCON)193电性地插置在燃料电池堆叠20和RESS之间。
接下来转向图2，示出了用于在燃料电池系统(诸如，图1的质子交换膜FCS 14)中隔离氢和水的系统集成式、被动型分离器组件100的示例。在所图示的架构中，分离器组件100固定地安装到水蒸气输送(WVT)单元102的加湿器壳体104的承载壁上，并装有管道(plumbed)以从WVT单元102接收加湿的“潮湿”空气(例如，相对湿度(RH)<100％)以及从阳极侧水分离器(AWS)单元106接收夹带氢的液态水(例如，RH＞＞100％)。WVT单元102可将FCS的阴极输出管线(例如，阴极排气歧管56)与阴极输入管线(例如，阴极进气歧管54)流体地连接，以使用来自阴极排气的湿空气对进入的阴极空气流进行加湿。在类似方面，AWS单元106可将FCS的阳极输出管线(例如，阳极排气软管50)与阳极输入管线(例如，阳极进气软管48)流体地连接，以从阳极的排气中分离出水并将其排出，而同时使未用完的反应物(例如，氢和氮气)再循环回到燃料电池堆叠120的阳极侧中。
一旦分离，被提取的氢以及在一些情况下受限体积的潮湿空气就可从分离器组件100被动地输送回到堆叠120的阴极侧中并被引导到各个燃料电池(FC)的阴极扩散介质和流动通道中。同时，分离器组件100被动地收集被隔离的水并将其排出到燃料电池系统排气(FCSE)108，该FCSE可配备有放泄管线和倾泄阀(未示出)，该放泄管线和该倾泄阀根据需要选择性地从FCS中排出水和氮气或回收计量量的废水。应了解，分离器组件100可被封装在FCS内或外部的其他位置处，并且可流体地互连到比所示的更多、更少或替代的FCS部件。
图2的分离器组件100是被动型流体控制装置，因为它可以以无活动部分、无电子部件、无主动式热交换器以及无控制器自动化操作为代表。如图所示，H2/H2O分离器组件100制造有刚性外壳体110(本文中也称为“歧管壳体”)，该刚性外壳体形成有：一体式安装凸缘111，其从壳体110的内(第一)面向外突出；以及一体式垫圈座113，其从壳体110的与内面相对的外(第二)面向外突出。内部开口115(图4和图5)延伸穿过歧管壳体110的内侧面(inboard face)，该内部开口由安装凸缘111外接并且可以是大致矩形形状。同样地，外部开口119(图3)延伸穿过歧管壳体110的外侧面(outboard face)并且可由垫圈座113外接。通过壳体110的这些“开放”面，可以看出，分离器组件100不包含任何活动部分、电子装置、电连接器、热交换器、冷却剂通道等。
为了关闭和密封分离器组件100，在将歧管壳体104安装到WVT单元102(例如，经由通过凸缘111中的螺栓孔117接收的螺栓116)时，通过WVT的加湿器壳体104来封闭内部开口115。可应用互补垫圈或硅粘合剂以将分离器组件100的内侧面密封到加湿器壳体104。通过可选的面板112来封闭外部闭合件119，该面板安装在垫圈座113上面，例如经由一组螺栓116。可选的聚合物环形垫圈114装配到垫圈座113中的互补通道中并在面板112和壳体110之间压缩，由此将外侧面密封闭合。当歧管壳体110的内面和外面被封闭时，分离器组件110产生了不透流体的内部隔室118(图5)，在该内部隔室内收集和处理FCS排气。所设想的是，分离器组件的壳体110可形成为闭合的结构(即，没有开口115、119中的一者或两者)，且因此，可消除垫圈座113、环形垫圈114和螺栓116。此外，歧管壳体110可使用其他安装硬件(例如，螺钉、铆钉、螺柱等)固定到位，且因此可修改或消除安装凸缘111。
为了从FCS收集阳极和阴极排气，进气(第一)端口122将分离器组件的外壳体110内的内部隔室118流体地连接到FCS排气输送导管101；这样做时，进气端口122从输送导管101接收经氢和水填充的FCS排气。尽管被示为经由排气输送导管101和进气端口122从WVT单元102接收加湿空气，但分离器组件100可充当WVT单元102的“尾锥(endcone)”，其中排气腔室130经由专用槽流体地连接到WVT的流体流。为了从外壳体110中排空收集到的水，排气(第二)端口124将内部隔室118流体地连接到FCS排气108中的排气歧管并向其输送由分离器组件100从FCS排气中提取的水。为了使气态氢再循环回到FCS中，输送(第三)端口126将内部隔室118流体地连接到燃料电池堆叠120的氢入口并向其传输由分离器组件100从FCS排气中提取的氢。虽然设想流体端口(porting)可单独地制造并随后联接到分离器壳体，但可期望的是，外壳体110和三个流体端口122、124、126一体地形成(例如，由铸造或精密加工的金属或注射模制或3D打印的聚合物一体地形成)为一件式、整体结构。
分离器组件壳体110的流体端口(porting)可被设计成优化排气进气、H2/H2O隔离、排水和氢再循环。根据图3中所图示的示例，进气端口122可沿着中间(第一)水平平面HP1流体地连接到歧管壳体110的内部隔室118，而排气端口124可沿着在中间水平平面HP1下方的下(第二)水平平面HP2流体地连接到内部隔室118，使得被提取的水在重力下从进气端口122通过排气端口124流出分离器组件100。使进气端口122和排气端口124竖直地偏移还可有助于在进入的排气流中产生涡流，这进而激发氢分离。此外，输送端口126可沿着位于中间平面HP1和下平面HP2上方的上(第三)水平平面HP3流体地连接到内部隔室118，使得密度较小的气态氢通过输送端口126浮出分离器组件100，同时有助于最小化水无意中再循环回到FC 120中。为了进一步促进H2/H2O分离和排水，进气端口122的内(第一)直径D1(图5)可小于或等于排气端口124的内(第二)直径(例如，D1＝16mm；D2＝16-20mm)。为了进一步促进氢传输，输送端口的内(第三)直径大于进气端口和排气端口的直径(例如，D3＝50mm)。
在位于外壳体110的内部隔室118内部的两个协作的流体腔室内执行氢和水的收集、分离和输送：排气腔室(或“第一流体腔室”)130，其沿着隔室110的下范围纵长延伸；以及氢腔室(或“第二流体腔室”)132，其沿着隔室110的上范围纵长延伸。如图所示，两个相邻的流体腔室130、132是内部隔室118的毗连段，它们通过内部腔室壁128物理地分离。排气腔室130将进气端口122流体地连接到排气端口124并通过其从内部隔室118中被动地排空被提取的水。氢腔室132的至少一部分位于排气腔室130的顶部上并将排气腔室130流体地连接到输送端口126；通过这种布置，腔室132通过其从内部隔室118中被动地排空被提取的氢。图6的剖视图示出了氢腔室132的外侧部分(即，最靠近面板112的部分)位于排气腔室130上方并基本上延伸其整个长度。氢腔室132的内侧部分(即，最靠近WVT单元102的部分)在排气腔室130上方和下方延伸。
可期望的是，当沿着内部隔室118的在进气端口122和排气端口124之间的长度横越时，排气腔室130的竖直(第一)高度H1发生变化(例如，当在图3中从左向右移动时，逐渐增加然后减小)。在这种情况下，当沿着内部隔室118的这个长度横越时，氢腔室132的位于排气腔室130上方的部分的竖直(第二)高度H2也可发生变化(例如，当在图3中从左向右移动时逐渐增加)。此外，当沿着内部隔室118的在进气端口122和排气端口124之间的长度横越时，排气腔室130的内侧到外侧(第一)宽度W1可发生变化(例如，当在图5中从左向右移动时逐渐减小)。以同样的方式，当沿着内部隔室118的在进气端口122和排气端口124之间的长度横越时，氢腔室130的内侧到外侧(第二)宽度W2可发生变化(例如，增加然后减小)。在另一个选项中，氢腔室132的总(第二)内部流体体积可显著大于排气腔室130的总(第一)内部流体体积(例如，大约为2倍至3倍大(2X or 3X larger))。
腔室壁128位于分离器组件的内部隔室118内部，该腔室壁将两个腔室130、132分隔并同时管控在这些腔室130、132之间的流体流动。根据所图示的示例，内部腔室壁128可具有曲线的平面图几何形状(例如，图5的纵向剖面)和弧形的、S形端视图剖面几何形状(例如，图6的竖直剖面)。连接器端口129延伸穿过腔室壁128的最上段，该连接器端口将排气腔室130和氢腔室132流体地连接。可期望的是，腔室壁128(图5)的从进气端口122延伸到排气端口124的侧到侧长度LW与排气腔室130的侧到侧(第一)腔室长度L1基本上几乎一致。相反地，连接器端口129可以是具有槽长度LS的长形槽，该槽长度延伸壁长度LW的约65％或更少。如图所示，连接器端口129的槽可为约3mm宽和约100mm长。虽然被描绘为歧管壳体的内部隔室118的一体式段，但排气腔室130和/或氢腔室132可各自为容纳在隔室118内部的自含式容器。
为了促进从FCS排气的进入流中分离出气态氢，进气端口122可并入有插置在壳体的内部隔室118和排气传输用输送导管101之间的流体收缩部121(图5)。流体收缩部121是快速的直径缩减部，其增加进气流体速度同时减小静压力；这样做使得FCS排气的湍流通过进气端口122从输送导管101进入排气腔室130。为了促进从分离器组件100中排出液态水，排气腔室130分别包括相对的顶壁123和底壁125，这两者延伸腔室130的在进气端口122和排气端口124之间的长度LW。排气腔室130的底壁125以向下的坡度(例如，以与中心水平平面成约5-15度的角度)从进气端口122延伸到排气端口124，使得被提取的水在重力下通过排气端口流出内部隔室118。
已参考所图示的实施例详细描述了本公开的各方面；然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下可对其进行许多修改。本公开不限于本文中所公开的精确构造和组成；从前述描述显而易见的任何和所有修改、改变和变化均在如由所附权利要求限定的本公开的范围内。此外，本构思明确地包括前述元件和特征的任何和所有组合和子组合。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池系统的液气分离器组件，所述燃料电池系统包括输送导管、氢入口以及排气歧管，所述分离器组件包括：
外壳体，所述外壳体在其中限定不透流体的内部隔室；
第一流体端口，其被构造成将所述外壳体的所述内部隔室流体地连接到所述输送导管并从所述输送导管接收包含氢和水的燃料电池系统排气；
第二流体端口，其被构造成将所述内部隔室流体地连接到所述排气歧管并向所述排气歧管输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的水；
第三流体端口，其被构造成将所述内部隔室流体地连接到所述氢入口并向所述氢入口输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的氢；
位于所述外壳体的所述内部隔室内部的第一流体腔室，所述第一流体腔室将所述第一流体端口流体地连接到所述第二流体端口并且被构造成从所述内部隔室中排空被提取的水；以及
位于所述内部隔室内部、在所述第一流体腔室上方的第二流体腔室，所述第二流体腔室将所述第一流体腔室流体地连接到所述第三流体端口并且被构造成从所述内部隔室中排空被提取的氢。
2.根据权利要求1所述的分离器组件，其进一步包括位于所述内部隔室内部并使所述第一流体腔室和所述第二流体腔室分离的腔室壁，所述腔室壁限定穿过该腔室壁的连接器端口，所述连接器端口将所述第一流体腔室和所述第二流体腔室流体地连接。
3.根据权利要求2所述的分离器组件，其中，所述腔室壁具有从所述第一流体端口延伸到所述第二流体端口的壁长度，并且其中，所述连接器端口包括具有槽长度的长形槽，所述槽长度延伸所述壁长度的约65％或更少。
4.根据权利要求1所述的分离器组件，其中，所述第一流体端口包括插置在所述内部隔室和所述输送导管之间的流体收缩部，所述流体收缩部被构造成使得所述燃料电池系统排气的湍流通过所述第一流体端口从所述输送导管进入所述第一流体腔室。
5.根据权利要求1所述的分离器组件，其中，所述第一流体腔室包括均在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间延伸的相对的顶壁和底壁，所述底壁以向下的坡度从所述第一流体端口延伸到所述第二流体端口，使得被提取的水在重力下流到所述第二流体端口。
6.根据权利要求1所述的分离器组件，其中，所述第一流体腔室的第一高度沿着所述内部隔室的在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间的长度而变化。
7.根据权利要求6所述的分离器组件，其中，所述第一流体腔室的第一宽度沿着所述内部隔室的在所述第一流体端口和所述第二流体端口之间的长度而变化。
8.根据权利要求1所述的分离器组件，其中，所述第一流体腔室的第一总体积小于所述第二流体腔室的第二总体积。
9.一种电动驱动车辆，其包括：
车辆本体，其具有附接到所述车辆本体的多个行走轮；
电动牵引马达，其附接到所述车辆本体并且被构造成驱动所述行走轮中的一个或多个，由此推进所述电动驱动车辆；
燃料电池系统，其附接到所述车辆本体并且能够操作来为所述电动牵引马达供电，所述燃料电池系统包括：燃料电池堆叠；输送导管，其从所述燃料电池堆叠接收包含氢和水的燃料电池系统排气；氢入口，其将氢馈送入所述燃料电池堆叠中；以及排气歧管，其从所述燃料电池系统中排空燃料电池系统排气；以及
液气分离器组件，其包括：
刚性外壳体，其安装到所述燃料电池系统并且在该外壳体中限定不透流体的内部隔室；
进气流体端口，其将所述内部隔室流体地连接到所述输送导管并从所述输送导管接收所述燃料电池系统排气的至少一部分；
排气流体端口，其将所述内部隔室流体地连接到所述排气歧管并向所述排气歧管输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的水；
输送流体端口，其将所述内部隔室流体地连接到所述氢入口并向所述氢入口输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的氢；
位于所述内部隔室内部的排气腔室，所述排气腔室将所述进气流体端口流体地连接到所述排气流体端口并将被提取的水从所述内部隔室排空到所述排气歧管；以及
位于所述内部隔室内部、在所述排气腔室上方的氢腔室，所述氢腔室将所述排气腔室流体地连接到所述输送流体端口并将被提取的氢从所述内部隔室排空到所述氢入口。
10.一种制造用于燃料电池系统的液气分离器组件的方法，所述燃料电池系统包括输送导管、氢入口以及排气歧管，所述方法包括：
接收外壳体，所述外壳体在其中限定不透流体的内部隔室；
经由第一流体端口将所述内部隔室流体地连接到所述输送导管，所述第一流体端口被构造成从所述输送导管接收包含氢和水的燃料电池系统排气；
经由第二流体端口将所述内部隔室流体地连接到所述排气歧管，所述第二流体端口被构造成向所述排气歧管输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的水；以及
经由第三流体端口将所述内部隔室流体地连接到所述氢入口，所述第三流体端口被构造成向所述氢入口输送从所述燃料电池系统排气中分离出的被提取的氢，
其中，位于所述外壳体的所述内部隔室内部的第一流体腔室将所述第一流体端口流体地连接到所述第二流体端口，并且被构造成通过所述第二流体端口从所述内部隔室中排空被提取的水，并且
其中，位于所述内部隔室内部、在所述第一流体腔室上方的第二流体腔室将所述第一流体腔室流体地连接到所述第三流体端口，并且被构造成通过所述第三流体端口从所述内部隔室中排空被提取的氢。
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