CN208284564U - 一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，包括电池组外壳，所述电池组外壳的内部安装有分离器，所述分离器的顶端连接有进气口，且分离器相邻于进气口的两侧外壁分别连接有氧气排放管和氢气排放管，所述分离器的内部顶端通过螺栓固定连接有电机，本实用新型设置了分离器、电机、进气口、分离膜、氧气排放管、旋转叶片、导流槽和氢气排放管，分离时，冷凝后的液态和氢氧混合气体通过进气口进入分离器内，此时电机通过转轴带动旋转叶片转动，由于水分、氧气和氢气具有不同的密度和质量，从而在离心分离的作用下将水分、氧气和氢气分为上、中、下三层，氢气位于最上方，通过氢气排放管回收入氢气集气块内。

Description

一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置

技术领域

本实用新型属于燃料电池排水技术领域，具体涉及一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置。

背景技术

燃料电池排水技术指通过脉冲排气或氢气循环将燃料电池内部的液态水排出，并在系统低点汇集，然后通过排水管路系统将液态水排出。

但是,现有的燃料电池排水技术在排放氢气和液态水的过程中不便分离氢气和水分，容易造成氢气利用率较低，而且由于氢气质量较轻，导致液态水的排放效率也较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，以解决现有的不便分离氢气与水分和液态水排放效率较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，包括电池组外壳，所述电池组外壳的内部安装有分离器，所述分离器的顶端连接有进气口，且分离器相邻于进气口的两侧外壁分别连接有氧气排放管和氢气排放管，所述分离器的内部顶端通过螺栓固定连接有电机，所述电机的一端通过转轴转动连接有旋转叶片，所述分离器的内壁焊接有分离膜，且分离器的内部底端开设有导流槽，所述旋转叶片位于分离膜和导流槽之间。

优选的，所述电池组外壳的内部顺时针依次安装有氢气集气块、电池、冷凝器、分离器和汽化箱，所述电池的两侧外壁分别连接有氢气进气管和氧气进气管，所述氢气进气管的两端分别与氢气集气块和电池连接。

优选的，所述电池的内部安装有阴极、催化剂、电解质和阳极，所述催化剂和电解质均位于阴极和阳极之间，且两个催化剂分别位于电解质的两侧。

优选的，所述电池与汽化箱之间连接有单向阀。

优选的，所述汽化箱的内部开设有汽化腔，所述汽化腔的两侧均安装有热敏管，所述热敏管的一侧外壁连接有保温膜且热敏管的内部安装有发热阻丝。

优选的，所述进气口的两端分别与冷凝器和分离器连接，所述氢气排放管的两端分别与分离器和氢气集气块连接，所述冷凝器、电机和发热阻丝均与电池电性连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型设置了分离器、电机、进气口、分离膜、氧气排放管、旋转叶片、导流槽和氢气排放管，分离时，冷凝后的液态和氢氧混合气体通过进气口进入分离器内，此时电机通过转轴带动旋转叶片转动，由于水分、氧气和氢气具有不同的密度和质量，从而在离心分离的作用下将水分、氧气和氢气分为上、中、下三层，氢气位于最上方，通过氢气排放管回收入氢气集气块内，便于再次利用，水分位于最下方，通过导流槽被排出电池组外壳，氧气位于中间，通过氧气排放管排出，分离膜用于隔离氢气和氧气，避免氢气和氧气相互干扰，从而完成氢燃料电池的氢气水分离过程，并提高氢气的利用率。

(2)本实用新型设置了汽化箱、发热阻丝、保温膜、汽化腔和热敏管，电解产生的液态水、未电解的氢气和氧气进入汽化箱后，发热阻丝在通电状态下产生大量热量，并通过热敏管对汽化腔内的液态水进行加热，使液态水达到汽化的目的，而热敏管对热量传到具有极限值，当热量超过极限值时，热敏管的电阻值升高，使得流经发热阻丝的电流减小，则发热阻丝产生的热量减小，而当热量降回极限值以下时，热敏管的电阻值降低，发热阻丝电流增大，热量增大，从而使汽化箱内的温度在无温度检测的情况下仍始终保持不变，而保温膜能有效减少汽化箱的热量散失，提高液态水的汽化效率，并提高液态水、氢气和氧气的排放效率。

附图说明

图1为本实用新型的正视图；

图2为本实用新型分离器的结构示意图；

图3为本实用新型汽化箱的结构示意图；

图中：1-电池组外壳、2-氢气集气块、3-氢气进气管、4-阴极、5-催化剂、6-电解质、7-阳极、8-氧气进气管、9-冷凝器、10-分离器、11-汽化箱、12-单向阀、13-电池、14-电机、15-进气口、16-分离膜、17-氧气排放管、18-旋转叶片、19-导流槽、20-氢气排放管、21-发热阻丝、22-保温膜、23-汽化腔、24-热敏管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供如下技术方案：一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，包括电池组外壳1，电池组外壳1的内部安装有分离器10，分离器10的顶端连接有进气口15，且分离器10相邻于进气口15的两侧外壁分别连接有氧气排放管17和氢气排放管20，分离器10的内部顶端通过螺栓固定连接有电机14，电机14的一端通过转轴转动连接有旋转叶片18，分离器10的内壁焊接有分离膜16，且分离器10的内部底端开设有导流槽19，旋转叶片18位于分离膜16和导流槽19之间，分离时，冷凝后的液态和氢氧混合气体通过进气口15进入分离器10内，此时电机14通过转轴带动旋转叶片18转动，由于水分、氧气和氢气具有不同的密度和质量，从而在离心分离的作用下将水分、氧气和氢气分为上、中、下三层，氢气位于最上方，通过氢气排放管20回收入氢气集气块2内，便于再次利用，水分位于最下方，通过导流槽19被排出电池组外壳1，氧气位于中间，通过氧气排放管17排出，分离膜16用于隔离氢气和氧气，避免氢气和氧气相互干扰，从而完成氢燃料电池的氢气水分离过程，并提高氢气的利用率。

本实用新型中，优选的，电池组外壳1的内部顺时针依次安装有氢气集气块2、电池13、冷凝器9、分离器10和汽化箱11，电池13的两侧外壁分别连接有氢气进气管3和氧气进气管8，氢气进气管3的两端分别与氢气集气块2和电池13连接，氢气进气管3便于将氢气集气块2内的氢气导入电池13内，为电池13提供电解原料。

本实用新型中，优选的，电池13的内部安装有阴极4、催化剂5、电解质6和阳极7，催化剂5和电解质6均位于阴极4和阳极7之间，且两个催化剂5分别位于电解质6的两侧，阴极4和阳极7实现电解过程的离子和电子的转化，催化剂5和电解质6能有效提高氢气和氧气的电解效率。

本实用新型中，优选的，电池13与汽化箱11之间连接有单向阀12，单向阀12能有避免证汽化后的混合气体进入电池13内，保证电池13的使用安全。

本实用新型中，优选的，汽化箱11的内部开设有汽化腔23，汽化腔23的两侧均安装有热敏管24，热敏管24的一侧外壁连接有保温膜22且热敏管24的内部安装有发热阻丝21，电解产生的液态水、未电解的氢气和氧气进入汽化箱11后，发热阻丝21在通电状态下产生大量热量，并通过热敏管24对汽化腔23内的液态水进行加热，使液态水达到汽化的目的，而热敏管24对热量传到具有极限值，当热量超过极限值时，热敏管24的电阻值升高，使得流经发热阻丝21的电流减小，则发热阻丝21产生的热量减小，而当热量降回极限值以下时，热敏管24的电阻值降低，发热阻丝21电流增大，热量增大，从而使汽化箱11内的温度在无温度检测的情况下仍始终保持不变，而保温膜22能有效减少汽化箱11的热量散失，提高液态水的汽化效率。

本实用新型中，优选的，进气口15的两端分别与冷凝器9和分离器10连接，氢气排放管20的两端分别与分离器10和氢气集气块2连接，冷凝器9、电机14和发热阻丝21均与电池13电性连接，电池13为整个排放系统提高动力，保证排放分离的正常运行。

本实用新型的工作原理及使用流程：该电池组在工作时，氢气通过氢气进气管3进入电池13内，氢气在阴极4上通过催化剂5和电解质6的催化发生电解，形成氢离子和电子，氢离子在电池13内部穿过催化剂5和电解质6向阳极7运动，而电子无法穿过电解质6，则从外部电路向阳极7运动，从而使电池13产生电能，而外部空气通过氧气进气管8到达阳极7所在位置处并产生电解，形成阳离子，在氢离子、阳离子和电子的重新组合下产生液态水，从而实现氢燃料电池的电解放电过程，而电解产生的液态水、未电解的氢气和氧气穿过单向阀12进入汽化箱11内，发热阻丝21在通电状态下产生大量热量，并通过热敏管24对汽化腔23内的液态水进行加热，使液态水达到汽化的目的，而热敏管24对热量传到具有极限值，当热量超过极限值时，热敏管24的电阻值升高，使得流经发热阻丝21的电流减小，则发热阻丝21产生的热量减小，而当热量降回极限值以下时，热敏管24的电阻值降低，发热阻丝21电流增大，热量增大，从而使汽化箱11内的温度在无温度检测的情况下仍始终保持不变，而保温膜22能有效减少汽化箱11的热量散失，提高液态水的汽化效率，汽化后的混合气体通过排气管排出，直至排入冷凝器9内进行冷凝，便于实现后续分离，冷凝后的液态和氢氧混合气体通过进气口15进入分离器10内，此时电机14通过转轴带动旋转叶片18转动，由于水分、氧气和氢气具有不同的密度和质量，从而在离心分离的作用下将水分、氧气和氢气分为上、中、下三层，氢气位于最上方，通过氢气排放管20回收入氢气集气块2内，便于再次利用，水分位于最下方，通过导流槽19被排出电池组外壳1，氧气位于中间，通过氧气排放管17排出，分离膜16用于隔离氢气和氧气，避免氢气和氧气相互干扰，从而完成氢燃料电池的氢气水分离过程，并提高氢气的利用率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，包括电池组外壳（1），其特征在于：所述电池组外壳（1）的内部安装有分离器（10），所述分离器（10）的顶端连接有进气口（15），且分离器（10）相邻于进气口（15）的两侧外壁分别连接有氧气排放管（17）和氢气排放管（20），所述分离器（10）的内部顶端通过螺栓固定连接有电机（14），所述电机（14）的一端通过转轴转动连接有旋转叶片（18），所述分离器（10）的内壁焊接有分离膜（16），且分离器（10）的内部底端开设有导流槽（19），所述旋转叶片（18）位于分离膜（16）和导流槽（19）之间。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，其特征在于：所述电池组外壳（1）的内部顺时针依次安装有氢气集气块（2）、电池（13）、冷凝器（9）、分离器（10）和汽化箱（11），所述电池（13）的两侧外壁分别连接有氢气进气管（3）和氧气进气管（8），所述氢气进气管（3）的两端分别与氢气集气块（2）和电池（13）连接。

3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，其特征在于：所述电池（13）的内部安装有阴极（4）、催化剂（5）、电解质（6）和阳极（7），所述催化剂（5）和电解质（6）均位于阴极（4）和阳极（7）之间，且两个催化剂（5）分别位于电解质（6）的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，其特征在于：所述电池（13）与汽化箱（11）之间连接有单向阀（12）。

5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，其特征在于：所述汽化箱（11）的内部开设有汽化腔（23），所述汽化腔（23）的两侧均安装有热敏管（24），所述热敏管（24）的一侧外壁连接有保温膜（22）且热敏管（24）的内部安装有发热阻丝（21）。

6.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车氢气水分离装置，其特征在于：所述进气口（15）的两端分别与冷凝器（9）和分离器（10）连接，所述氢气排放管（20）的两端分别与分离器（10）和氢气集气块（2）连接，所述冷凝器（9）、电机（14）和发热阻丝（21）均与电池（13）电性连接。