CN209865358U - 燃料电池用气水分离装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池领域，公开了一种燃料电池用气水分离装置，包括腔体，腔体上部设有顶盖，腔体底部设有底盖，顶盖的顶部设有与出气口，底盖的底部设有出水口，腔体内设有螺旋环绕水管，位于螺旋环绕水管上部的入口端与设在腔体上部外表面的水气入口相连，位于螺旋环绕水管下部的出口端连有倒立的排水漏斗，腔体内设有翅片组，翅片组包括若干个竖直的翅片，翅片且在水平面上呈圆周排列，翅片的外侧均固定连接在腔体的内壁上，螺旋环绕水管内嵌在翅片上。本实用新型燃料电池用气水分离装置，对燃料电池排出的高温气水进行分离，分离出其中的水分，对氢气再次利用，从而提高氢气的利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池用气水分离装置。
背景技术
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
但是，由于燃料电池在工作过程中有一部分氢气没有被利用，随着生成的水气一起从燃料电池排出，导致氢气的利用率不高，造成了大量的浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，提供一种燃料电池用气水分离装置，对燃料电池排出的高温气水进行分离，分离出其中的水分，对氢气再次利用，从而提高氢气的利用率。
为实现上述目的，本实用新型所设计的燃料电池用气水分离装置，包括内部中空的腔体，所述腔体上部设有将所述腔体盖合的顶盖，所述腔体底部设有将所述腔体下部闭合的底盖，所述顶盖的顶部中心区域设有与所述腔体内部连通的出气口，所述底盖的底部中心设有与所述腔体内部连通的出水口，所述腔体内设有螺旋环绕水管，位于所述螺旋环绕水管上部的入口端与设在所述腔体上部外表面的水气入口相连，位于所述螺旋环绕水管下部的出口端连有倒立的排水漏斗，所述腔体内设有翅片组，所述翅片组包括若干个竖直的翅片，所述翅片且在水平面上呈圆周排列，所述翅片的外侧均固定连接在所述腔体的内壁上，所述螺旋环绕水管内嵌在所述翅片上。
优选地，所述顶盖内部固定安装有过滤材料，过滤出氢气中混入的杂质。
优选地，所述过滤材料为不锈钢斜织密织形多层结构，所述过滤材料的丝径小于0.1x0.07mm，孔径小于28um，厚度大于3mm，允许氢气经过，滤出氢气中的杂质。
优选地，所述顶盖上设有与所述腔体内部连通的压力表，对内部气体压力进行监测。
优选地，所述腔体外壁下部内嵌安装有水位计，所述水位计与所述腔体内部连通，当水位较高时提示燃料电池的控制系统及时排水。
优选地，所述螺旋环绕水管为螺旋式向下结构，所述螺旋环绕水管的水管直径为15～25mm，螺旋直径为150～170mm，螺距为25～35mm，圈数大于5，高度为130～170mm。
优选地，所述翅片的高度为150～170mm，宽度为30～50mm，厚度为1～3mm，相邻两个所述翅片形成10～15度的夹角。
优选地，所述顶盖、腔体与底盖的体积比为1：10：1，所述腔体的高度大于200mm。
优选地，所述翅片的内侧均固定连接在所述螺旋环绕水管的外表面。
优选地，所述顶盖的底部与所述腔体的顶部、所述腔体的底部与所述底盖的顶部之间均通过焊接连接，所述水气入口焊接安装在所述腔体上部外表面，所述排水漏斗焊接在所述螺旋环绕水管下部的出口端，所述翅片的外侧均焊接在所述腔体的内壁上。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
1、高温气水经过燃料电池排出进入到本装置后，在螺旋环绕水管的结构下，较重的水分在离心力和翅片冷凝的双重作用下与氢气分离，最后经过排水漏斗再次分离，氢气经过腔体内部的空隙从上端的出气口排出，水分从下端的出水口排出，采用燃料电池用气水分离装置对排出的气水进行分离再利用，大幅度提高了燃料电池氢气的循环利用率，并调节了其入口湿度；
2、通过过滤材料，滤出氢气中混有的杂质，提高了氢气的纯度，利于其再利用。
附图说明
图1为本实用新型燃料电池用气水分离装置的局部剖视示意图；
图2为本实用新型燃料电池用气水分离装置的整体剖视示意图；
图3为本实用新型燃料电池用气水分离装置的正视图；
图4为图3的俯视图；
图5为螺旋环绕水管、翅片和排水漏斗组成部件的正视图；
图6为图5的俯视图；
图7为图5的A向视图；
图8为图5的等轴视图；
图9为螺旋环绕水管、水气入口和排水漏斗组成部件的正视图；
图10为图9的侧视图；
图11为图9的等轴视图。
图中各部件标号如下：
腔体1、顶盖2、底盖3、出气口4、出水口5、螺旋环绕水管6、水气入口7、排水漏斗8、翅片9、过滤材料10、压力表11、水位计12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1、图2及图3所示，本实用新型燃料电池用气水分离装置，包括内部中空的腔体1，腔体1上部设有将腔体1盖合的顶盖2，腔体1底部设有将腔体1下部闭合的底盖3，顶盖2、腔体1与底盖3的体积比为1：10：1，腔体1的高度为200mm，结合图4所示，顶盖2的顶部中心区域设有与腔体1内部连通的出气口4，底盖2的底部中心设有与腔体1内部连通的出水口5，结合图5、图6、图7、图8、图9、图10及图11所示，腔体1内设有螺旋环绕水管6，螺旋环绕水管6为螺旋式向下结构，螺旋环绕水管6的水管直径为20mm，螺旋直径为160mm，螺距为30mm，圈数为5，高度为150mm，位于螺旋环绕水管6上部的入口端与设在腔体1上部外表面的水气入口7相连，位于螺旋环绕水管6下部的出口端连有倒立的排水漏斗8，腔体1内设有翅片组，翅片组包括若干个竖直的翅片9，翅片9且在水平面上呈圆周排列，翅片9的外侧均固定连接在腔体1的内壁上，螺旋环绕水管6内嵌在翅片9上，通过翅片9起到固定螺旋环绕水管6的作用，本实施例中，翅片9的高度为160mm，宽度为40mm，厚度为2mm，相邻两个翅片9形成12度的夹角，因此，翅片9的数量为30个。
其中，顶盖2内部固定安装有过滤材料10，过滤材料10为不锈钢斜织密织形多层结构，本实施例中，过滤材料10的丝径为0.1x0.07mm，孔径为28um，厚度为3mm，过滤材料10允许氢气经过，滤出氢气中的杂质。
本实施例中，结合图4所示，顶盖2上设有与腔体1内部连通的压力表11，对内部气体压力进行监测，腔体1外壁下部内嵌安装有水位计12，水位计12与腔体1内部连通，当水位较高时提示燃料电池的控制系统及时排水。
本实施例中，顶盖2的底部与腔体1的顶部、腔体1的底部与底盖2的顶部之间均通过焊接连接，水气入口7焊接安装在腔体1上部外表面，排水漏斗8焊接在螺旋环绕水管6下部的出口端，翅片9的外侧均焊接在腔体1的内壁上。
另外，在另一个实施例中，翅片9的内侧均固定连接在螺旋环绕水管6的外表面，通过翅片9起到固定螺旋环绕水管6的作用。
本实施例使用时，氢气经过燃料电池发生电化学反应之后，未反应完的高温氢气和生成的水气经过水气入口7进入燃料电池用气水分离装置的腔体1，经过腔体1内螺旋向下的螺旋环绕水管6，较重的水分在离心力和翅片9冷凝的双重作用下与氢气分离，然后从与螺旋环绕水管6下部的出口端连接的排水漏斗8再次分离，水分从腔体1底部的出水口4排出，多余的氢气则从腔体1内部空隙上溢到顶部，经过过滤材料10过滤氢气中的杂质后从出气口4排出。同时，压力表11对内部气体压力进行监测，水位计12当水位较高时提示燃料电池控制系统及时排水。
本实用新型燃料电池用气水分离装置，对排出的气水进行分离再利用，大幅度提高了燃料电池氢气的循环利用率，并调节了其入口湿度；同时通过过滤材料10，滤出氢气中混有的杂质，提高了氢气的纯度，利于其再利用。
Claims (10)
1.一种燃料电池用气水分离装置，包括内部中空的腔体(1)，其特征在于：所述腔体(1)上部设有将所述腔体(1)盖合的顶盖(2)，所述腔体(1)底部设有将所述腔体(1)下部闭合的底盖(3)，所述顶盖(2)的顶部中心区域设有与所述腔体(1)内部连通的出气口(4)，所述底盖(3)的底部中心设有与所述腔体(1)内部连通的出水口(5)，所述腔体(1)内设有螺旋环绕水管(6)，位于所述螺旋环绕水管(6)上部的入口端与设在所述腔体(1)上部外表面的水气入口(7)相连，位于所述螺旋环绕水管(6)下部的出口端连有倒立的排水漏斗(8)，所述腔体(1)内设有翅片组，所述翅片组包括若干个竖直的翅片(9)，所述翅片(9)且在水平面上呈圆周排列，所述翅片(9)的外侧均固定连接在所述腔体(1)的内壁上，所述螺旋环绕水管(6)内嵌在所述翅片(9)上。
2.根据权利要求1所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述顶盖(2)内部固定安装有过滤材料(10)。
3.根据权利要求2所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述过滤材料(10)为不锈钢斜织密织形多层结构，所述过滤材料(10)的丝径小于0.1x0.07mm，孔径小于28um，厚度大于3mm。
4.根据权利要求1所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述顶盖(2)上设有与所述腔体(1)内部连通的压力表(11)。
5.根据权利要求1所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述腔体(1)外壁下部内嵌安装有水位计(12)，所述水位计(12)与所述腔体(1)内部连通。
6.根据权利要求1所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述螺旋环绕水管(6)为螺旋式向下结构，所述螺旋环绕水管(6)的水管直径为15～25mm，螺旋直径为150～170mm，螺距为25～35mm，圈数大于5，高度为130～170mm。
7.根据权利要求1所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述翅片(9)的高度为150～170mm，宽度为30～50mm，厚度为1～3mm，相邻两个所述翅片(9)形成10～15度的夹角。
8.根据权利要求1所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述顶盖(2)、腔体(1)与底盖(3)的体积比为1：10：1，所述腔体(1)的高度大于200mm。
9.根据权利要求1所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述翅片(9)的内侧均固定连接在所述螺旋环绕水管(6)的外表面。
10.根据权利要求1所述燃料电池用气水分离装置，其特征在于：所述顶盖(2)的底部与所述腔体(1)的顶部、所述腔体(1)的底部与所述底盖(3)的顶部之间均通过焊接连接，所述水气入口(7)焊接安装在所述腔体(1)上部外表面，所述排水漏斗(8)焊接在所述螺旋环绕水管(6)下部的出口端，所述翅片(9)的外侧均焊接在所述腔体(1)的内壁上。
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| CN111682242A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-09-18 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种用于氢燃料电池发动机的气水分离装置 |
| CN112023531A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-04 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种燃料电池用气水分离器 |
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