CN210934115U - 一种新型燃料电池系统用氢水分离装置 - Google Patents
一种新型燃料电池系统用氢水分离装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210934115U CN210934115U CN201921109234.4U CN201921109234U CN210934115U CN 210934115 U CN210934115 U CN 210934115U CN 201921109234 U CN201921109234 U CN 201921109234U CN 210934115 U CN210934115 U CN 210934115U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- gas
- water
- cavity
- cell system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 56
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种新型燃料电池系统用氢水分离装置，属于燃料电池领域。该装置包括一中空的腔体，腔体的左右两端分别设置有混合气体入口、气体出口，在中空的腔体内部、混合气体入口和气体出口之间连接一类似弹簧形状的螺旋管道，在螺旋管道的后半段、处于竖直方向的底部位置开设若干个开孔；混合气体从混合气体入口进入，通过螺旋管道，分离的水和冷凝的水蒸气从开孔排出进入腔体内，分离后的气体从气体出口排出。本实用新型的用于燃料电池系统的氢水分离装置能够将燃料电池排出氢气中带有的水蒸气彻底分离，效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及一种新型燃料电池系统用氢水分离装置。
背景技术
燃料电池是一种不经过燃烧，直接以电化学反应连续地把燃料和氧化剂中的化学能转换成电能的电化学发电装置。而质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种使用氢气和氧气作为反应物、反应副产物只有水的发电装置，能量转换效率高、无污染，且具有启动快、寿命长、比功率和比能量高等优点，因而其发展和应用前景尤其被看好。
PEMFC中的水是以气态和液态存在的，这取决于存在点的温度和压力，当水蒸气分压力超过饱和蒸汽压时将转变为液态。水的来源包括：阴极电化学反应生成的水和反应气体带入的水。反应生成的水一部分以蒸汽或冷凝水的形式由过剩的反应气从阴极气室排走，一部分通过膜传递到阳极或被膜吸收。阴极排出的尾气中包含氧化剂、水蒸气、液态水，液态水量占整个电池液态水排放量的85％左右，阳极排出的尾气中包含氢气、水蒸气、液态水，液态水量占整个电池液态水排放量的15％左右。
当燃料电池应用于汽车、电源等场合时，如果电池系统采用自增湿方式，不需要回收全部液态水，只需要冷凝回收阴极排出的尾气，收集一部分加湿所需要的水即可，阳极排出的液态水随着氢气排放到大气环境中。
随着燃料电池在汽车上运用广泛，燃料电池系统用的零部件性能和集成度也随着提高。传统的氢水分离器在设计时是采用过滤材料或者增加气体流道进行氢水分离，分离效果不理想且不能控制气体从固定方向进出。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种能够彻底分离出燃料电池排出氢气中带有的水蒸气的单向氢水分离装置，同时能够控制气体单向进出。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
在本实用新型中，提供了一种新型燃料电池系统用氢水分离装置，该装置包括一中空的腔体，腔体的左右两端分别设置有混合气体入口、气体出口，在中空的腔体内部、混合气体入口和气体出口之间连接一类似弹簧形状的螺旋管道，在螺旋管道的后半段、处于竖直方向的底部位置开设若干个开孔；混合气体从混合气体入口进入，通过螺旋管道，分离的水和冷凝的水蒸气从开孔排出进入腔体内，分离后的气体从气体出口排出。
进一步的，所述螺旋管道与气体出口之间还设置一单向阀，单向阀用于控制气体单向进出，防止气体倒流。
进一步的，所述腔体处于竖直方向上的底部设置一自动放水阀，自动放水阀用于排放分离汇集到腔体底部的液体。
本实用新型氢水分离装置的设计理念是高温高压气体在螺旋管道中降温和水气分离。由于气体和液体的密度不同，气体和液体混合在一起旋转流动时，液体受到离心力大于气体，液体有离心分离的倾向，液体附着在螺旋管道壁面上再在重力作用下向下汇集到一起，通过螺旋管道上的开孔排入腔体内；同时螺旋管道增加了气体流道长度，使通过的气体降温，有利于水蒸汽的分离凝结；另外，通过单向阀控制气体的流向，防止气体出口压力过高导致气体倒流。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有的有益效果如下：本实用新型氢水分离装置的氢水分离效率高，将氢水分离器与单向阀功能集成到一起，减小外部接头数量，降低氢气泄露风险。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本实用新型实施例中氢水分离装置结构示意图。
附图标记：
1-腔体；11-混合气体入口；12-气体出口；13-螺旋管道；131-开孔；14-单向阀；15-自动放水阀。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本实用新型实施例提供了一种新型燃料电池系统用氢水分离装置，该装置包括一中空的腔体1，腔体1的左右两端分别设置有混合气体入口11、气体出口12，在中空的腔体1内部、混合气体入口11和气体出口12之间连接一类似弹簧形状的螺旋管道13，在螺旋管道13的后半段、处于竖直方向的底部位置开设若干个开孔131；所述螺旋管道13与气体出口12之间还设置一单向阀14，单向阀14用于控制气体单向进出，防止气体倒流。
高温高压的氢气和水的混合气体，从混合气体入口11进入，通过螺旋管道13；由于气体和液体的密度不同，气体和液体混合在一起旋转流动时，液体受到离心力大于气体，液体有离心分离的倾向，液体附着在螺旋管道13壁面上，在重力作用向下汇集到一起，通过开孔131排入腔体1内；同时螺旋管道13增加了混合气体流道长度，使通过的混合气体降温，有利于水蒸汽的分离凝结，分离的水和冷凝的水蒸气从开孔131排出进入腔体1内，冷凝分离后的低温气体从气体出口12排出。
在所述腔体1处于竖直方向上的底部设置一自动放水阀15，当汇集于此处的水达到一定量时，自动放水阀15打开，排出腔体1底部的液体。
本实用新型实施例中的氢水分离装置，通过螺旋管道结构对高温气体进行降温；在螺旋管道后半段底部开孔，将分离出来的水流入储液腔体；在螺旋管道尾端增加单向阀，防止气体倒流；腔体底部运用自动放水阀排放分离出来的液体；将氢水分离器与单向阀功能集成到一起，减小外部接头数量，降低氢气泄露风险。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种新型燃料电池系统用氢水分离装置，其特征在于，该装置包括一中空的腔体，腔体的左右两端分别设置有混合气体入口、气体出口，在中空的腔体内部、混合气体入口和气体出口之间连接一类似弹簧形状的螺旋管道，在螺旋管道的后半段、处于竖直方向的底部位置开设若干个开孔；混合气体从混合气体入口进入，通过螺旋管道，分离的水和冷凝的水蒸气从开孔排出进入腔体内，分离后的气体从气体出口排出。
2.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池系统用氢水分离装置，其特征在于，所述螺旋管道与气体出口之间还设置一单向阀，单向阀用于控制气体单向进出，防止气体倒流。
3.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池系统用氢水分离装置，其特征在于，所述腔体处于竖直方向上的底部设置一自动放水阀，自动放水阀用于排放分离汇集到腔体底部的液体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921109234.4U CN210934115U (zh) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 一种新型燃料电池系统用氢水分离装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921109234.4U CN210934115U (zh) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 一种新型燃料电池系统用氢水分离装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210934115U true CN210934115U (zh) | 2020-07-07 |
Family
ID=71369451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921109234.4U Active CN210934115U (zh) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 一种新型燃料电池系统用氢水分离装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210934115U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115183341A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-14 | 中国商用飞机有限责任公司 | 具有除水功能的混合腔装置 |
-
2019
- 2019-07-15 CN CN201921109234.4U patent/CN210934115U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115183341A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-14 | 中国商用飞机有限责任公司 | 具有除水功能的混合腔装置 |
| CN115183341B (zh) * | 2022-07-14 | 2023-07-07 | 中国商用飞机有限责任公司 | 具有除水功能的混合腔装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101826626B (zh) | 用于燃料电池系统的阳极水分离器 | |
| CN108832157B (zh) | 一种质子交换膜燃料电池氢气回收装置 | |
| CN101577342B (zh) | 一种带单体电池增湿区的燃料电池 | |
| CN104253281B (zh) | 燃料电池系统和燃料电池净化设备 | |
| CN101997127B (zh) | 一种用于直接液体进料燃料电池系统的气液分离器 | |
| CN100416902C (zh) | 质子交换膜燃料电池交指-平行组合流场 | |
| CN112057958A (zh) | 一种气水分离组件、燃料电池氢气循环系统及应用 | |
| WO2009067508A3 (en) | Enhanced efficiency of a combined sorfc energy storage and fuel generation system | |
| CN107819139A (zh) | 一种基于可再生燃料电池/膨胀机混合循环的冷热电联供系统 | |
| CN100470908C (zh) | 氢氧型质子交换膜燃料电池及其供气、排水方法 | |
| CN210934115U (zh) | 一种新型燃料电池系统用氢水分离装置 | |
| CN109701757A (zh) | 一种用于直接液体进料燃料电池的气液分离方法及分离器 | |
| CN108390082B (zh) | 一种用于直接液体进料燃料电池的分离器 | |
| CN215184097U (zh) | 一种高效水气分离器及其应用的燃料电池系统 | |
| CN209104279U (zh) | 一种氢燃料电池 | |
| CN108428908B (zh) | 一种便携式电源系统 | |
| CN207800765U (zh) | 一种自储氢质子交换膜燃料电池单元以及电池组件 | |
| KR102165686B1 (ko) | 수위 유지용 연결관을 설치한 직접메탄올 연료전지 시스템용 기액 분리기 및 이를 포함하는 직접메탄올 연료전지 시스템 | |
| KR101916870B1 (ko) | 연료전지 차량용 수소회수장치 | |
| CN215184096U (zh) | 一种用于燃料电池发动机的氢气水汽分离装置 | |
| CN208189711U (zh) | 一种用于直接液体进料燃料电池的分离器 | |
| KR100784017B1 (ko) | 미반응 연료 재활용 장치 및 이를 구비한 연료 전지 시스템 | |
| CN209434312U (zh) | 直接甲醇燃料电池系统 | |
| CN113793950A (zh) | 一种燃料电池用疏水型氢水分离结构 | |
| CN219481922U (zh) | 一种dmfc的气液分离结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 430000 Building 1, No. 99, Weilai Third Road, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee after: Grove Hydrogen Energy Technology Group Co.,Ltd. Address before: Room 101, 1 / F, building 13, phase I, industrial incubation base, east of future third road and south of Keji fifth road, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: WUHAN LUOGEFU HYDROGEN ENERGY AUTOMOBILE Co.,Ltd. |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A New Hydrogen Water Separation Device for Fuel Cell Systems Granted publication date: 20200707 Pledgee: Jinan Luneng Kaiyuan Group Co.,Ltd. Pledgor: Grove Hydrogen Energy Technology Group Co.,Ltd. Registration number: Y2024980009137 |