CN202949005U - 一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器 - Google Patents

Abstract

一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，包括分水器壳体和滤芯组，壳体由导向变径和底壳组成，导向变径的小端与入气管相连，大端与底壳相连，底壳是圆形壳体，底壳的下端与出气管相连，出水口设在底壳中下部的侧面，滤芯组包括导流块、翅片和精细分水滤芯，导流块是一圆椎体，精细分水滤芯是圆柱体滤芯，安装在底壳内的下部，导流块固定在精细分水滤芯上，翅片安装在导流块的位于底壳顶面的位置。本实用新型的优点是：分水效率高，可安装在入堆口前的管路上，降低液态水进入电堆和淹堆机率，结构简单，体积小，安装在管路上，便于安装和维修，可提高生产效率；改善系统水平衡，系统运行更平稳，延长燃料电池的寿命。

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，包括分水器壳体和滤芯组，其特征在于所述分水器壳体由导向变径和底壳组成，所述导向变径是一个倒置的漏斗形壳体，导向变径的小端与入气管相连，大端与底壳相连，所述底壳是圆形壳体，底壳的顶端与导向变径的的大端相连，底壳的下端与出气管相连，所述出水口设在底壳中下部的侧面，出水口朝上；所述滤芯组包括导流块、翅片和精细分水滤芯，所述导流块是一圆椎体，圆椎体顶尖的夹角为30°～50°，所述精细分水滤芯是圆柱形滤芯，圆柱形滤芯固定安装在底壳内的下部，导流块通过支架固定在精细分水滤芯上，导流块圆椎体的顶尖朝上，导流块的上半段置于导向变径壳体内，下半段置于底壳内，所述翅片固定安装在导流块的位于底壳顶面的位置，翅片由8～16片沿导流块位于底壳顶面的圆周均匀分布，翅片倾斜安装，倾斜角度为a，a为与水平面呈4°～15°夹角。

本实用新型所述一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，其特征在于所述翅片为平面片或弧形曲面片，弧形曲面片的弧度⌒15～⌒30。

本实用新型所述的一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，其特征在于所述圆柱形的精细分水滤芯是由两层孔板中间添加填料构成的滤芯。

本实用新型所述一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，其特征在于所述导向变径小端直径与大端直径之比为1:3～1:5，导向变径（2）的高度是大端直径的1.5～3倍。

本实用新型的分水原理是；壳体内部的翅片和圆柱形的精细分水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进行第一次分水，同时改变空气运动方向，使空气通过翅片进行旋转，进入圆柱形的精细分水滤芯进行第二次精密过滤气液分离。

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，可安装在入堆口前的管路上，便于安装和维修，可提高生产效率。

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，使整个系统运行更平稳，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内部结构剖视示意图，

图2是本实用新型的分水器的俯视视示意图，

图3是本实用新型的分水器的滤芯组内部结构主视示意图，

图4是本实用新型的分水器的滤芯组内部结构俯视示意图，

附图中，1、入气管，2、导向变径，3、底壳，4、导流块，5、翅片6、精细分水滤芯，7、出水口，8、出气管。

具体实施方式

以下结合附图给和实施例对本实用新型作进一步描述。

本实施例是燃料电池空气入口的分水器。分水器包括分水器壳体和滤芯组，分水器壳体由导向变径2和底壳3组成，导向变径2是一个倒置的漏斗形壳体，导向变径2的小端与入气管1相连，大端与底壳3相连，导向变径小端直径与大端直径之比为1:3～1:5，高度是大端直径的1.5～3倍；底壳3是圆形壳体，底壳3的顶端与导向变径2的的大端相连，底壳3的下端与出气管8相连，出水口7设在底壳3中下部的侧面，出水口7朝上；滤芯组包括导流块4、翅片5和精细分水滤芯6，导流块4是一圆椎体，圆椎体顶尖的夹角为30°～50°，精细分水滤芯6是圆柱形滤芯，圆柱形滤芯固定安装在底壳3内的下部，导流块通4过支架固定在精细分水滤芯6上，导流块4圆椎体的顶尖朝上，导流块4的上半段置于导向变径2壳体内，下半段置于底壳3内，翅片5固定安装在导流块4的位于底壳3顶面的位置，翅片5由8～16片沿导流块位于底壳顶面的的圆周均匀分布，翅片5倾斜安装，倾斜角度a，a为与水平面呈4°～15°夹角。翅片为平面片或弧形曲面片，弧形曲面片的弧度为⌒15～⌒30。精细分水滤芯6是由两层孔板中间添加填料构成的滤芯。

使用时，将分水器壳体上的出气管8与燃料电池的空气入口连接，入气管1与经过加湿的空气供给口连接。

Claims (4)

1.一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，包括分水器壳体和滤芯组，其特征在于所述分水器壳体由导向变径（2）和底壳（3）组成，所述导向变径（2）是一个倒置的漏斗形壳体，导向变径（2）的小端与入气管（1）相连，大端与底壳（3）相连，所述底壳（3）是圆形壳体，底壳（3）的顶端与导向变径（2）的的大端相连，底壳（3）的下端与出气管（8）相连，所述出水口（7）设在底壳（3）中下部的侧面，出水口朝上；所述滤芯组包括导流块（4）、翅片（5）和精细分水滤芯（6），所述导流块（4）是一圆椎体，圆椎体顶尖的夹角为30°～50°，所述精细分水滤芯（6）是圆柱形滤芯，圆柱形滤芯固定安装在底壳（3）内的下部，导流块（4）通过支架固定在精细分水滤芯（6）上，导流块圆椎体的顶尖朝上，导流块（4）的上半段置于导向变径（2）壳体内，下半段置于底壳（3）内，所述翅片（5）固定安装在导流块（4）的位于底壳（3）顶面的位置，翅片（5）由8～16片沿导流块（4）位于底壳（3）顶面的圆周均匀分布，翅片（5）倾斜安装，倾斜角度为a，a为与水平面呈4°～15°夹角。

2.根据权利要求1所述一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，其特征在于所述翅片（5）为平面片或弧形曲面片，弧形曲面片的弧度为⌒15～⌒30。

3.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，其特征在于所述圆柱形的精细分水滤芯（6）是由两层孔板中间添加填料构成的滤芯。

4.根据权利要求1所述一种车、船用质子交换膜燃料电池系统的分水器，其特征在于所述导向变径（2）小端直径与大端直径之比为1:3～1:5，导向变径（2）的高度是大端直径的1.5～3倍。

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