CN201918460U - 一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器 - Google Patents

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李秋红
王克勇
赵金
侯中军
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Abstract

一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，包括分水器盒体和滤芯，分水器盒体上设有入气口、出气口、出水口，分水器的盒体内部设有翅片挡板，翅片挡板的顶部固定安装在分水器入气口处的分水器盒体的顶面，翅片挡板的带有翅片的面与入气口气体进入的方向垂直；滤芯是椭圆形柱体滤芯，椭圆形柱体滤芯的上端与分水器盒体上的出气口固定连接，椭圆形柱体滤芯在分水器盒体内倾斜安装，倾斜角度为与水平面呈5～15°夹角。本实用新型的优点是：分水的效率高，降低了液态水进入电池堆的机率，避免淹堆；结构简单，便于安装和维修，大大提高了生产效率。改善系统水平衡，使整个系统运作更平稳，延长整个燃料电池的寿命。

Description

一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器
技术领域
本实用新型属于质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及车、船用质子交换膜燃料电池系统的高效分水器。
背景技术
燃料电池中的水来自反应气体加湿或阴极反应。理想的状态下，这些生成的水应该能够保证电解质正常水化的要求。实际操作过程中，需对燃料电池中的水进行管理，做到使聚合物电解质中含有足够的水分，因为电解质的质子传导能力与含水量成正比，但含水量又不能过高，否则会引起电解质淹没，并导致与其相连的电极或气体扩散中的孔道被堵。因此需要保证一个良好的水平衡关系。
现有技术中，燃料电池的水管理大部分通过湿焓转换装置、分水器、氢气尾排和空气尾排来完成。目前车、船使用的质子交换摸燃料电池的空气系统分水器，普遍采用箱体式分水器，把分水器设在燃料电池堆的入口处。现有技术的空气系统分水器的不足是：
(1)新鲜空气增湿后，湿气较大，并且含有部分液态水，容易腐蚀空气供给装置，并且由于液态水的存在，使空气供给装置功耗增加。
(2)箱体式分水器的分水效果较差，容易使液态水直接进入电池，从而破坏电解质的水平衡，引起电极、气体扩散衬底或气体流道的淹没，从而阻止反应物向各个催化点的扩散，将增大扩散过电压，影响发电效率，降低电池寿命。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，并根据质子交换摸燃料电池自身特点及车、船使用条件，提供一种结构简单，分水效率高，寿命长，维护成本低，适用范围广的车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，包括分水器盒体和滤芯，分水器盒体的一个侧面上设有 入气口、顶面设有出气口、底面设有出水口，其特征在于所述分水器的盒体内部设有翅片挡板，翅片挡板是V型的立板，V型立板前表面镶有倾斜角度为a的小翅片，倾斜角度a为45°＜a＜90°，翅片挡板的顶部固定安装在分水器入气口处的分水器盒体的顶面，翅片挡板的带有翅片的面与入气口气体进入的方向垂直；所述滤芯是椭圆形柱体滤芯，椭圆形柱体滤芯的上端与分水器盒体上的出气口固定连接，椭圆形柱体滤芯在分水器盒体内倾斜安装，倾斜角度为与水平面呈5～15°夹角，夹角的顶点是椭圆形柱体滤芯的下端与水平面的交点。
2、根据权利要求1所述的一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，其特征在于所述椭圆形柱体滤芯是外层包裹着过滤填料的空心滤芯。
本实用新型的分水原理是；盒体内部的翅片挡板和椭圆形柱体滤芯对进入的气体进行两次分水，湿空气进入分水器经过翅片挡板进行第一次分水，同时改变空气运动方向，使空气绕过翅片挡板，进入椭圆形柱体滤芯进行第二次过滤式的气液分离。
本实用新型具有如下优点：
1、当被增湿的空气进入分水器后，由于分水的效率高，降低了液态水进入电池堆的机率，避免淹堆。
2、结构简单，便于安装和维修，大大提高了生产效率。
3、将分离出的液态水回收或从尾排将其排出，改善系统水平衡，使整个系统运作更平稳，延长整个燃料电池的寿命。
附图说明
本实用新型共有附图四幅，其中
图1是本实用新型的分水器的主视示意图，
图2是本实用新型的分水器的内部结构剖视示意图，
图3是本实用新型的分水器的翅片挡板(2)结构主视示意图，
图4是本实用新型的分水器的翅片挡板(2)俯视示意图，
附图中，1、分水盒，2、翅片挡板，3、入气口，4、出水口，5、椭圆形柱体滤芯6、出气口。
具体实施方式
以下结合附图给成的实施例对本实用新型作进一步描述。
本实施例是燃料电池氢气入口的分水器。包括包括分水器盒体1和滤芯5，分水器盒体的一个侧面上设有入气口3、顶面设有出气口6、底面设有出水口4，分水器的盒体内部设有翅片挡板2，翅片挡板2是V型的立板，V型立板前表面镶有倾斜角度为a的小翅片，倾斜角度a为45°＜a＜90°，翅片挡板2的顶部固定安装在分水器入气口3处的分水器盒体的顶面，翅片挡板2的带有翅片的面与入气口3气体进入的方向垂直；所述滤芯是椭圆形柱体滤芯5，椭圆形柱体滤芯5的上端与分水器盒体上的出气口6固定连接，椭圆形柱体滤芯5在分水器盒体1内倾斜安装，倾斜角度为与水平面呈5～15°夹角，夹角的顶点是椭圆形柱体滤芯5的下端与水平面的交点。椭圆形柱体滤芯5是外层包裹着过滤填料的空心滤芯。
使用时，将分水器盒体上的出气口6于燃料电池的氢气入口连接，入气口3与经过加湿的氢气的供给口连接。

Claims (2)

1.一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，包括分水器盒体(1)和滤芯(5)，分水器盒体的一个侧面上设有入气口(3)、顶面设有出气口(6)、底面设有出水口(4)，其特征在于所述分水器的盒体内部设有翅片挡板(2)，翅片挡板(2)是V型的立板，V型立板前表面镶有倾斜角度为a的小翅片，倾斜角度a为45°＜a＜90°，翅片挡板(2)的顶部固定安装在分水器入气口(3)处的分水器盒体的顶面，翅片挡板(2)的带有翅片的面与入气口(3)气体进入的方向垂直；所述滤芯是椭圆形柱体滤芯(5)，椭圆形柱体滤芯(5)的上端与分水器盒体上的出气口(6)固定连接，椭圆形柱体滤芯(5)在分水器盒体(1)内倾斜安装，倾斜角度为与水平面呈5～15°夹角，夹角的顶点是椭圆形柱体滤芯(5)的下端与水平面的交点。
2.根据权利要求1所述的一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，其特征在于所述椭圆形柱体滤芯(5)是外层包裹着过滤填料的空心滤芯。
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