CN210379272U - 一种燃料电池系统的补水箱及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃料电池领域，公开了一种燃料电池系统的补水箱及燃料电池系统，燃料电池系统的补水箱包括水箱、隔板和去离子芯体，隔板竖直设置在所述水箱内，将水箱分隔为第一容纳腔和第二容纳腔，隔板上设有贯通部，第一容纳腔的底部设有主排水口，第二容纳腔的底部设有补液口；去离子芯体设置在第一容纳腔内，去离子芯体的底部设有进水口，进水口通过管路与主排水口连通设置，去离子芯体的顶部侧壁上设有出水口。本实用新型将去离子芯体集成在水箱内，不仅管路连接少，泄露点少，而且布置空间小，方便布置；冷却液从下而上，可充分利用去离子芯体，提高去离子效果；补液口设置在水箱的底部，可避免出现水箱内有冷却液，而无法为燃料电池补液的现象。

Description

一种燃料电池系统的补水箱及燃料电池系统

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池系统的补水箱及燃料电池系统。

背景技术

近年来，在全球响应节能减排、使用清洁能源的大背景下，主要国家及地区对氢能的开发和利用越来越重视，并逐步将氢能列入相关发展战略及产业政策中，使得燃料电池汽车产业作为其主要载体得到了极大关注。一些国家将燃料电池汽车产业列为国家发展战略，较早地规划和布局上游氢能与燃料电池产业，持续推动全球燃料电池汽车运营数量的增长。随着技术的日趋成熟，全球然后电池汽车运营数量快速增长。国内氢燃料电池行业也在政策和市场的猛烈刺激下，正在蓬勃发展。

在燃料电池系统中，冷却系统是必不可少的部分。燃料电池系统对冷却系统有温度、流量和电导率的要求。目前行业内，主要采用补水箱给系统的冷却液进行补偿，并采用去离子器来降低系统电导率。其主要有以下几种方式：第一种是将补水箱和去离子器分开布置在系统中，这样设计的不足之处在于，系统设计复杂，管路多，占用布置空间大，泄露点多，而且去离子器更换的时候，需要拆卸管路，容易引起冷却液泄露；第二种是将去离子器集成到水箱中，水箱盖上设计进液口，系统中的冷却液从水箱盖上的进液口进入水箱内的去离子器，再从去离子器周围的开孔进入水箱，这样设计的不足之处在于，排气和进液都是从上到下，冷却液进入去离子器后，液面下的阻力大于液面上的阻力，会导致绝大部分冷却液在液面上就已经离开去离子器，导致不能充分的利用去离子器，会降低去离子器的去离子效果；第三种是将去离子器直接放置在补水箱的补水口上，让去离子器浸在液面以下；这样设计的不足之处在于，当水位下降，体积收缩的时候，液面如果没有超过去去离子器的最上端的进液口，就会导致水箱内有大量冷却液，却补不到燃料电池系统中去，导致存在系统缺水的风险；而为了避免系统缺水的风险，就要求液面要远远高于去离子器高度，使得水箱的液面要求很高，从而导致水箱的高度很高，增加空间布置的难度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种燃料电池系统的补水箱及燃料电池系统，不仅可提高去离子化效果，而且可降低对冷却液体积的要求。

本实用新型提供的技术方案如下：

一方面，提供了一种燃料电池系统的补水箱，包括：

水箱；

隔板，所述隔板竖直设置在所述水箱内，将所述水箱分隔为第一容纳腔和第二容纳腔，所述隔板上设有使所述第一容纳腔和所述第二容纳腔贯通设置的贯通部，所述第一容纳腔的底部设有用于将燃料电池中的冷却液排进所述第一容纳腔内的主排水口，所述第二容纳腔的底部设有用于向所述燃料电池补充冷却液的补液口；

去离子芯体，所述去离子芯体设置在所述第一容纳腔内，所述去离子芯体的底部设有进水口，所述进水口通过管路与所述主排水口连通设置，所述去离子芯体的顶部侧壁上设有出水口。

进一步地，还包括去离子芯体盖；

所述去离子芯体盖设置在所述去离子芯体的顶端；

所述第一容纳腔的顶部设有连接孔，所述连接孔凸出所述水箱设置；

所述去离子芯体的直径小于所述连接孔的直径；

所述去离子芯体盖盖设在所述连接孔上。

进一步地，所述去离子芯体盖与所述去离子芯体可拆卸连接。

进一步地，所述去离子芯体包括壳体和底盖，所述底盖可拆卸的设置在所述壳体底部，所述底盖上设有所述进水口，所述壳体远离所述底盖的一端侧壁上设有所述出水口。

进一步地，所述去离子芯体还包括滤网，所述滤网设置在所述壳体内，所述滤网距离所述底盖的高度与所述出水口的底端距离所述底盖的高度相同；

所述壳体内位于所述底盖与所述滤网之间的区域填充有离子吸附树脂。

进一步地，所述去离子芯体的横截面积与所述第一容纳腔的横截面积的比值范围为1至1.2。

进一步地，所述第二容纳腔上还设有用于将燃料电池中的冷却液排进所述水箱的辅助排水口，所述辅助排水口设置在所述第二容纳腔的顶部。

进一步地，还包括压力盖；

所述第二容纳腔的顶部设有加液口，所述加液口凸出所述水箱设置，所述压力盖设置在所述加液口上。

进一步地，还包括设置在所述水箱外侧的安装支架；

所述安装支架的一端与所述水箱连接，所述安装支架的另一端设有连接部。

另一方面，还提供一种燃料电池系统，包括上述任意一项所述的燃料电池系统的补水箱。

通过本实用新型提供的一种燃料电池系统的补水箱及燃料电池系统，能够带来以下至少一种有益效果：本实用新型将去离子芯体集成在水箱内，不仅管路连接少，泄露点少，而且布置空间小，方便布置；从燃料电池排出的冷却液和气体从水箱底部进入去离子芯体，然后再从去离子芯体顶部排出，可使冷却液完全流经去离子芯体，以充分利用去离子芯体，使去离子效果最大化；去离子芯体设置在第一容纳腔内，第一容纳腔内大部分空间被去离子芯体占据，少量冷却液即可填满第一容纳腔，使得对冷却液体积要求不高，且对水箱高度设计没有严苛的要求，此外，补液口设置在水箱的底部，可避免出现水箱内有冷却液，而无法为燃料电池补液的现象。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种燃料电池系统的补水箱及燃料电池系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型一种燃料电池系统的补水箱的剖面图；

图2是本实用新型一种燃料电池系统的补水箱的主视图；

图3是本实用新型一种燃料电池系统的补水箱未设置去离子芯体时的剖面图；

图4是本实用新型一种燃料电池系统的补水箱的去离子芯体的结构示意图；

图5是本实用新型一种燃料电池系统的补水箱的去离子芯体的剖面图；

图6是本实用新型一种燃料电池系统的补水箱的去离子芯体的内部结构示意图。

附图标号说明

1、水箱；11、第一容纳腔；12、第二容纳腔；13、主排水口；14、补液口；15、连接孔；16、辅助排水口；17、加液口；2、隔板；21、贯通部；3、去离子芯体；31、进水口；32、出水口；33、壳体；34、底盖；35、滤网；4、去离子芯体盖；5、压力盖；6、安装支架；61、连接部；7、加强筋。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

本实用新型实施方式提供一种燃料电池系统的补水箱，如图1至3所示，包括水箱1、隔板2和去离子芯体3。水箱1内装有冷却液，水箱1可根据装配需求设计成任意形状，如可设计为长方体、正方体或圆柱体等形状，本申请并不对水箱1的具体形状作限定。

隔板2竖直设置在水箱1内，将水箱1分隔为第一容纳腔11和第二容纳腔12，隔板2上设有使第一容纳腔11和第二容纳腔12贯通设置的贯通部21，贯通部21可为在隔板2上设置的通孔，即将隔板2的底端与水箱1底部相连，将隔板2的顶端与水箱1的顶部相连，然后在隔板2上设置通孔；此外，也可将隔板2的底端与水箱1底部相连，将隔板2的顶端与水箱1的顶部不相连，使隔板2顶端与水箱1顶部之间形成一个缺口，该缺口即为贯通部21。当隔板2的两端分别与水箱1连接时，贯通部21可设置在隔板2上的任意高度；当隔板2的底端与水箱1底部连接，隔板2的顶端与水箱1顶部不连接时，隔板2的高度不应设置的过低，避免在安装去离子芯体3时无法对去离子芯体3进行限位，增加去离子芯体3的安装难度。

第一容纳腔11的底部设有用于将燃料电池中的冷却液排进第一容纳腔11内的主排水口13，第二容纳腔12的底部设有用于向燃料电池补充冷却液的补液口14；去离子芯体3设置在第一容纳腔11内，去离子芯体3的底部设有进水口31，进水口31通过管路与主排水口13连通设置，去离子芯体3的顶部侧壁上设有出水口32。

水箱1上的主排水口13和补液口14分别与燃料电池连接形成一个补液回路。补水箱初期为燃料电池补充冷却液时，水箱1中的冷却液通过补液口14给燃料电池补液，燃料电池中的空气通过主排水口13进入到水箱1内，实现燃料电池的排气功能。在燃料电池持续运行的过程中，水箱1中的冷却液通过补液口14给燃料电池补液，冷却液经过燃料电池后再通过主排水口13回流到水箱1内，主排水口13与去离子芯体3底部的进水口31通过管路连通设置，使得通过主排水口13排进的冷却液直接通过管道进入去离子芯体3底部的进水口31，然后经进水口31进入到去离子芯体3内，去离子芯体3顶部侧壁设有出水口32，利用满液溢出法，使冷却液完全流经去离子芯体3，以降低冷却液的电导率，降低电导率后的冷却液再从去离子芯体3顶部侧壁上的出水口32排入到第一容纳腔11内，最后再通过贯通部21进入到第二容纳腔12，完成对燃料电池的循环补液。

本实施方式中，将去离子芯体3集成在水箱1内，不仅管路连接少，泄露点少，而且布置空间小，方便布置；从燃料电池排出的冷却液和气体从水箱1底部进入去离子芯体3，然后再从去离子芯体3顶部排出，可使冷却液完全流经去离子芯体3，以充分利用去离子芯体3，使去离子效果最大化；去离子芯体3设置在第一容纳腔11内，第一容纳腔11内大部分空间被去离子芯体3占据，少量冷却液即可填满第一容纳腔11，使得对冷却液体积要求不高，且对水箱1高度设计没有严苛的要求，此外，补液口14设置在水箱1的底部，可避免出现水箱1内有冷却液，而无法为燃料电池补液的现象。

在一种实施方式中，如图1所示，还包括去离子芯体盖4；去离子芯体盖4设置在去离子芯体3的顶端；第一容纳腔11的顶部设有连接孔15，连接孔15与水箱1可一体成型设置，连接孔15凸出水箱1设置；去离子芯体3的直径小于连接孔15的直径，可方便将去离子芯体3从连接孔15内取出；去离子芯体盖4盖设在连接孔15上，连接孔15和去离子芯体盖4上分别设置螺纹，使去离子芯体盖4与连接孔15螺纹连接。

去离子芯体盖4设置在去离子芯体3的顶端，且去离子芯体3的直径小于连接孔15的直径，在燃料电池系统运行一段时间后，去离子芯体3需要更换时，去离子芯体盖4与去离子芯体3可作为一个整体从水箱1上拆卸下来，不会造成水箱1内的冷却液外流。去离子芯体盖4盖设在连接孔15上，更换去离子芯体3时，只需要断开去离子芯体盖4与连接孔15的连接即可，不需要转动水箱1盖上的排水管，避免造成管口松动，进而避免产生漏液现象。

优选地，去离子芯体盖4与去离子芯体3可拆卸连接，去离子芯体3与去离子芯体盖4可通过连接卡口连接在一起，连接卡口设置在去离子芯体3的顶部，也可通过螺纹连接在一起，只要能实现去离子芯体3与去离子芯体盖4的可拆卸连接即可，本申请对去离子芯体盖4与去离子芯体3的具体连接方式不作任何限定。

将去离子芯体3与去离子芯体盖4作为一个整体从水箱1上取下后，可将去离子芯体3从去离子芯体盖4上取下更换新的去离子芯体3，即只需要更换去离子芯体3，而不需要更换去离子芯体盖4，使去离子芯体盖4可重复使用，降低使用成本。

在一种实施方式中，如图4至6所示，去离子芯体3包括壳体33和底盖34，底盖34可拆卸的设置在壳体33底部，底盖34上设有进水口31，壳体33远离底盖34的一端侧壁上设有出水口32。

底盖34可拆卸的设置在壳体33底部，将去离子芯体3从水箱1上取下后，可将底盖34打开，更换去离子芯体3内部的离子吸附树脂，无需将去离子芯体3整个进行更换，使去离子芯体3的其他部件可以重复使用，降低使用成本。

去离子芯体3还包括滤网35，滤网35设置在壳体33内，滤网35距离底盖34的高度与出水口32的底端距离底盖34的高度相同；壳体33内位于底盖34的上方、滤网35的下方区域还设有一滤网，该滤网与滤网35之间的区域填充有离子吸附树脂。

将滤网35设置为与出水口32的底端高度相同，且出水口32设置在壳体33顶部侧壁上，可最大化的增大两个滤网之间的体积，以容纳更多的离子吸附树脂，进而提高去离子芯体3的离子吸附效果。

在一种实施方式中，去离子芯体3的横截面积与第一容纳腔11的横截面积的比值范围为1至1.2。为了方便去离子芯体3的取放，第一容纳腔11的横截面积应大于去离子芯体3的横截面积，而当第一容纳腔11的横截面积过大时，会增大对冷却液体积的要求。因此，在设计第一容纳腔11时，将离子芯体3的横截面积与第一容纳腔11的横截面积的比值范围设置为1至1.2，在保证去离子芯体3方便取放的同时可尽量降低对冷却液体积的要求。

优选地，如图1所示，第二容纳腔12上还设有用于将燃料电池中的冷却液排进水箱1的辅助排水口16，辅助排水口16设置在第二容纳腔12的顶部。

辅助排水口16与燃料电池管路连接，辅助排水口16与第一容纳腔11底部的主排水口13的作用相同，都是为了将经过燃料电池的冷却液回收至水箱1内，但是主排水口13起主要回收作用，辅助排水口16起辅助回收作用，从辅助排水口16中进入水箱1的冷却液小于从主排水口13进入水箱1的冷却液，即进入辅助排水口16中的液量较少，因此辅助排水口16需设置在第二容纳腔12的顶部，若将辅助排水口16设置在水箱1底部，由于液面下的阻力较大，而进入辅助排水口16中的冷却液的流量较小，无法克服液面下的阻力进入水箱1内，会导致冷却液无法通过辅助排水口16进入水箱1内。由于从辅助排水口16排进水箱1内的冷却液较少，因此从辅助排水口16进入的冷却液虽然未经过去离子芯体3就进入水箱1内，也不会导致水箱1内的冷却液的电导率有较明显的变化。在燃料电池系统实际运行的过程中，燃料电池系统会排出气体，该气体随着液体从辅助排水口16或主排水口进入水箱1。

优选地，如图1所示，还包括压力盖5；第二容纳腔12的顶部设有加液口17，加液口17凸出水箱1设置，压力盖5设置在加液口17上，压力盖5可与加液口17螺纹连接。在水箱1上设置压力盖5，可以给燃料电池系统提供正压，保证冷却液的沸点在燃料电池系统的最高温度以上。加液口17可用于向水箱1内加注冷却液。

优选地，如图1所示，还包括设置在水箱1外侧的安装支架6；安装支架6的一端与水箱1连接，安装支架6的另一端设有连接部61，通过连接部61将水箱1进行固定安装。安装支架6的数量为一个或多个，且分布在水箱1外侧。

水箱1内还设有多个加强筋7，至少一个加强筋7沿水箱1的高度方向设置在水箱1内，至少一个加强筋7沿水箱1的长度方向设置在水箱1内，设置多个加强筋7可提高水箱1的强度。

本实用新型实施方式还提供一种燃料电池系统，如图1至6所示，该燃料电池系统包括上述任一实施方式中的燃料电池系统的补水箱。水箱1内加注冷却液后，冷却液从水箱1上的补液口14流出，流经燃料电池后再从水箱1上的主排水口13进入水箱1内的去离子芯体3内，通过去离子芯体3去离子后，进入到水箱1内，再通过补液口14为燃料电池补液，通过不断循环，达到为燃料电池的冷却液进行补偿的目的。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，包括：

水箱；

隔板，所述隔板竖直设置在所述水箱内，将所述水箱分隔为第一容纳腔和第二容纳腔，所述隔板上设有使所述第一容纳腔和所述第二容纳腔贯通设置的贯通部，所述第一容纳腔的底部设有用于将燃料电池中的冷却液排进所述第一容纳腔内的主排水口，所述第二容纳腔的底部设有用于向所述燃料电池补充冷却液的补液口；

去离子芯体，所述去离子芯体设置在所述第一容纳腔内，所述去离子芯体的底部设有进水口，所述进水口通过管路与所述主排水口连通设置，所述去离子芯体的顶部侧壁上设有出水口。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，

还包括去离子芯体盖；

所述去离子芯体盖设置在所述去离子芯体的顶端；

所述第一容纳腔的顶部设有连接孔，所述连接孔凸出所述水箱设置；

所述去离子芯体的直径小于所述连接孔的直径；

所述去离子芯体盖盖设在所述连接孔上。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，

所述去离子芯体盖与所述去离子芯体可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，

所述去离子芯体包括壳体和底盖，所述底盖可拆卸的设置在所述壳体底部，所述底盖上设有所述进水口，所述壳体远离所述底盖的一端侧壁上设有所述出水口。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，

所述去离子芯体还包括滤网，所述滤网设置在所述壳体内，所述滤网距离所述底盖的高度与所述出水口的底端距离所述底盖的高度相同；

所述壳体内位于所述底盖与所述滤网之间的区域填充有离子吸附树脂。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，

所述去离子芯体的横截面积与所述第一容纳腔的横截面积的比值范围为1至1.2。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，

所述第二容纳腔上还设有用于将燃料电池中的冷却液排进所述水箱的辅助排水口，所述辅助排水口设置在所述第二容纳腔的顶部。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，

还包括压力盖；

所述第二容纳腔的顶部设有加液口，所述加液口凸出所述水箱设置，所述压力盖设置在所述加液口上。

9.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统的补水箱，其特征在于，

还包括设置在所述水箱外侧的安装支架；

所述安装支架的一端与所述水箱连接，所述安装支架的另一端设有连接部。

10.一种燃料电池系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的燃料电池系统的补水箱。

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