CN211530089U - 横式燃料电池阳极尾气气水分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，它解决了水气分离效果差等问题，其包括具有内腔的分离罐体，分离罐体一端具有进气口，另一端具有出气口，且分离罐体下端一侧具有排水口，分离罐体周向内侧横向水平设有能将内腔分割成上腔体和下腔体的冲孔板，且冲孔板上具有若干用于将上腔体和下腔体连通的通孔，在上腔体内横向依次倾斜设有能将上腔体分割成若干第一气腔的第一挡流板，下腔体内横向依次倾斜设有若干能将下腔体分割成若干第二气腔的第二挡流板，且相邻两个第二气腔之间通过第二挡流板和分离罐体下端之间的通水通道相连通。本实用新型具有气水分离效果好、氢气可回收利用等优点。

Description

横式燃料电池阳极尾气气水分离装置

技术领域

本实用新型属于气水分离设备技术领域，具体涉及一种横式燃料电池阳极尾气气水分离装置。

背景技术

随着新能源汽车的逐步推广，氢燃料电池也逐渐运用于汽车动力技术领域，其消耗氢气与氧气，直接产生电能与水，以其能量转换效率高，无污染的优点受到消费者青睐，但其排放的尾气中常常有未完全反应的氢气，若不回收处理，易造成浪费。气水分离器主要是用于工业含液系统中将气体和液体分离的设备，优点是除水快速、体积小。用于燃料电池尾气处理时，气水分离器可有效减少排出气体中水汽或氢气的含量。但在实际的运用中，尾气气水分离效果并不理想。除此之外，未完全反应的氢气得不到回收利用，直接排放到环境中也易造成不良影响、

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种含有余气自循环装置的燃料电池发电系统[00122510.3]，其包括至少一个燃料电池堆、一套燃料气和氧化剂气供气、排气系统。发电过程中，未参加反应的余气通过一种结构简单的自吸循环装置，可不消耗额外能量，而将余气从低压排气管路返回到高压供气管路中循环利用。

上述方案在一定程度上解决了燃料回收利用的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如水气分离效果差等问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，气水分离效果好的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，包括横向水平设置且具有内腔的分离罐体，分离罐体一端具有进气口，另一端具有出气口，且分离罐体下端一侧具有排水口，分离罐体周向内侧横向水平设有能将内腔分割成上腔体和下腔体的冲孔板，且冲孔板上具有若干用于将上腔体和下腔体连通的通孔，进气口和出气口分别位于上腔体两端且具有上腔体相连通，在上腔体内横向依次倾斜设有能将上腔体分割成若干第一气腔的第一挡流板，且相邻两个第一气腔之间相互独立设置，且第一挡流板由靠近进气口一端方向朝向远离进气口方向倾斜向上延伸设置，且下腔体内横向依次倾斜设有若干能将下腔体分割成若干第二气腔的第二挡流板，且相邻两个第二气腔之间通过第二挡流板和分离罐体下端之间的通水通道相连通，且第二挡流板和第一挡流板倾斜方向相反且第二挡流板由靠近进气口一端方向朝向远离进气口方向倾斜向下延伸设置。第一挡流板和第二挡流板互相配合，充分与水气接触，从而充分分离水气。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，第一挡流板上端固定设置在分离罐体上端内壁，且下端固定设置在冲孔板上端。第一挡流板将上腔体分隔，延长气水运动路程。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，第二挡流板上端固定悬设在冲孔板下端，且第二挡流板下端和分离罐体下端内侧之间形成导流间隙，且各个第二挡流板下方的导流间隙依次连通从而形成上述通水通道。导流间隙将水集中到临时储液室中，便于集中排放。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，分离罐体底部具有向下延伸设置的导流部，第二挡流板中至少一个第二挡流板位于导流部顶部，排水口设置在导流部底部，且导流部周向内侧形成位于下腔体下方且与排水口相连通的临时储液室。导流部与临时储液室配合，从而将挡流板凝结的水输送至排水口。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，导流部包括相互对应设置且均倾斜向下延伸设置的第一倾斜部和第二倾斜部，排水口形成于第一倾斜部下端和第二倾斜部下端之间的排水接头上，且第一倾斜部上端连接有水平设置的平直部，且平直部延伸至分离罐体下端一侧，且第二倾斜部上端延伸至分离罐体下端另一侧。第一倾斜部和第二倾斜部共同构成导流部，锥形有利于水的集中。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，第一倾斜部、第二倾斜部和平直部连为一体式结构且共同构成分离罐体的底部。一体式结构有利于分离罐体的安装。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，分离罐体的进气口通过第一电磁阀和燃料电池电堆相连，分离罐体的出气口通过氢气循环泵和燃料电池电堆相连，且分离罐体的排水口通过第二电磁阀和系统尾气处理装置相连，且第一电磁阀和第二电磁阀均与控制系统相连。控制系统控制整体水气的流通，保证内部工作稳定。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，第一挡流板外侧和第二挡流板外侧均具有疏水层。疏水层可以有效减少水珠的附着。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，分离罐体上端一侧具有进气接头，另一侧具有与进气接头相对应设置的出气接头，且进气口形成于进气接头上，出气口形成于出气接头上。

在上述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置中，分离罐体上端端面和周向外侧面均呈平直状。安装分离罐体时，平直状的分离罐体便于安装到车架上。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：第一挡流板与第二挡流板多层除水，提高了气水分离效果；尾气中氢气通过氢气循环泵重新输入至燃料电池电堆中，提高了能量利用率；一体平直式设计，便于安装使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的整体系统的结构示意图；

图中，分离罐体1、内腔11、进气口12、出气口13、排水口 14、上腔体15、下腔体16、进气接头17、出气接头18、冲孔板 2、通孔21、第一挡流板3、第一气腔31、疏水层32、第二挡流板4、第二气腔41、通水通道5、导流间隙51、导流部6、临时储液室61、第一倾斜部62、第二倾斜部63、排水接头64、平直部65、第一电磁阀7、燃料电池电堆71、氢气循环泵8、第二电磁阀9、系统尾气处理装置91、控制系统92。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1-2所示，本横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，包括横向水平设置且具有内腔11的分离罐体1，分离罐体1一端具有进气口12，另一端具有出气口13，且分离罐体1下端一侧具有排水口14，分离罐体1周向内侧横向水平设有能将内腔11分割成上腔体15和下腔体16的冲孔板2，且冲孔板2上具有若干用于将上腔体15和下腔体16连通的通孔21，进气口12和出气口13分别位于上腔体15两端且具有上腔体15相连通，在上腔体15 内横向依次倾斜设有能将上腔体15分割成若干第一气腔31的第一挡流板3，且相邻两个第一气腔31之间相互独立设置，且第一挡流板3由靠近进气口12一端方向朝向远离进气口12方向倾斜向上延伸设置，且下腔体16内横向依次倾斜设有若干能将下腔体 16分割成若干第二气腔41的第二挡流板4，且相邻两个第二气腔 41之间通过第二挡流板4和分离罐体1下端之间的通水通道5相连通，且第二挡流板4和第一挡流板3倾斜方向相反且第二挡流板4由靠近进气口12一端方向朝向远离进气口12方向倾斜向下延伸设置。正常工作时，尾气从出气口13进入分离罐体1通过冲孔板2在第一气腔31和第二气腔41中交替，从而将水气分离，同时氢气从上分的出气口13进入循环。

具体地，第一挡流板3上端固定设置在分离罐体1上端内壁，且下端固定设置在冲孔板2上端。第一挡流板3将上腔体15分隔成若干第一气腔31，增加了水气移动路程。

深入地，第二挡流板4上端固定悬设在冲孔板2下端，且第二挡流板4下端和分离罐体1下端内侧之间形成导流间隙51，且各个第二挡流板4下方的导流间隙51依次连通从而形成上述通水通道5。第一挡流板3和第二挡流板4凝结的水珠通过通水通道5 流入临时储液室61。

进一步的，分离罐体1底部具有向下延伸设置的导流部6，第二挡流板4中至少一个第二挡流板4位于导流部6顶部，排水口14设置在导流部6底部，且导流部6周向内侧形成位于下腔体 16下方且与排水口14相连通的临时储液室61。导流部6帮助水集中到排水口14运输至系统尾气处理装置91中。

同时，导流部6包括相互对应设置且均倾斜向下延伸设置的第一倾斜部62和第二倾斜部63，排水口14形成于第一倾斜部62 下端和第二倾斜部63下端之间的排水接头64上，且第一倾斜部 62上端连接有水平设置的平直部65，且平直部65延伸至分离罐体1下端一侧，且第二倾斜部63上端延伸至分离罐体1下端另一侧。第一倾斜部62和第二倾斜部63下端朝向排水口14倾斜，便于水集中至临时储液室61。

除此之外，第一倾斜部62、第二倾斜部63和平直部65连为一体式结构且共同构成分离罐体1的底部。底部采用一体式结构，安装时方便将分离罐体1固定安装到车架上。

很明显，分离罐体1的进气口12通过第一电磁阀7和燃料电池电堆71相连，分离罐体1的出气口13通过氢气循环泵8和燃料电池电堆71相连，且分离罐体1的排水口14通过第二电磁阀 9和系统尾气处理装置91相连，且第一电磁阀7和第二电磁阀9 均与控制系统92相连。控制系统92控制第一电磁阀7和第二电磁阀9的开关，控制分离罐体1进气与排气，保持内部压强稳定。

可见地，第一挡流板3外侧和第二挡流板4外侧均具有疏水层32。水珠凝结在疏水层32可快速滑落至底部。

分离罐体1上端一侧具有进气接头17，另一侧具有与进气接头17相对应设置的出气接头18，且进气口12形成于进气接头17 上，出气口13形成于出气接头18上。进气口12和出气口13分别通过管路与燃料电池电堆71和氢气循环泵8连通。

更进一步地，分离罐体1上端端面和周向外侧面均呈平直状。分离罐体1整体可呈圆柱或立方体，体积可控。

综上所述，本实施例的原理在于：分离罐体1被冲孔板2分隔成上腔体15和下腔体16，尾气在上腔体15和下腔体16交替移动，内部倾斜设置的第一挡流板3和第二挡流板4帮助水汽快速凝结，通过内腔1底部的通水通道5流入临时储液室61再排到外界，分离后包含氢气的气体通过氢气循环泵8重新导入燃料电池电堆71。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了分离罐体1、内腔11、进气口12、出气口13、排水口14、上腔体15、下腔体16、进气接头17、出气接头18、冲孔板2、通孔21、第一挡流板3、第一气腔31、疏水层32、第二挡流板4、第二气腔41、通水通道5、导流间隙51、导流部6、临时储液室61、第一倾斜部62、第二倾斜部63、排水接头64、平直部65、第一电磁阀7、燃料电池电堆71、氢气循环泵8、第二电磁阀9、系统尾气处理装置91、控制系统92等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，包括横向水平设置且具有内腔(11)的分离罐体(1)，所述的分离罐体(1)一端具有进气口(12)，另一端具有出气口(13)，且所述的分离罐体(1)下端一侧具有排水口(14)，其特征在于，所述的分离罐体(1)周向内侧横向水平设有能将内腔(11)分割成上腔体(15)和下腔体(16)的冲孔板(2)，且所述的冲孔板(2)上具有若干用于将上腔体(15)和下腔体(16)连通的通孔(21)，所述的进气口(12)和出气口(13)分别位于上腔体(15)两端且具有上腔体(15)相连通，在上腔体(15)内横向依次倾斜设有能将上腔体(15)分割成若干第一气腔(31)的第一挡流板(3)，且相邻两个第一气腔(31)之间相互独立设置，且所述的第一挡流板(3)由靠近进气口(12)一端方向朝向远离进气口(12)方向倾斜向上延伸设置，且所述的下腔体(16)内横向依次倾斜设有若干能将下腔体(16)分割成若干第二气腔(41)的第二挡流板(4)，且相邻两个第二气腔(41)之间通过第二挡流板(4)和分离罐体(1)下端之间的通水通道(5)相连通，且所述的第二挡流板(4)和第一挡流板(3)倾斜方向相反且第二挡流板(4)由靠近进气口(12)一端方向朝向远离进气口(12)方向倾斜向下延伸设置。

2.根据权利要求1所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的第一挡流板(3)上端固定设置在分离罐体(1)上端内壁，且下端固定设置在冲孔板(2)上端。

3.根据权利要求2所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的第二挡流板(4)上端固定悬设在冲孔板(2)下端，且所述的第二挡流板(4)下端和分离罐体(1)下端内侧之间形成导流间隙(51)，且各个第二挡流板(4)下方的导流间隙(51)依次连通从而形成上述通水通道(5)。

4.根据权利要求1或2或3所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的分离罐体(1)底部具有向下延伸设置的导流部(6)，所述的第二挡流板(4)中至少一个第二挡流板(4)位于导流部(6)顶部，所述的排水口(14)设置在导流部(6)底部，且所述的导流部(6)周向内侧形成位于下腔体(16)下方且与排水口(14)相连通的临时储液室(61)。

5.根据权利要求4所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的导流部(6)包括相互对应设置且均倾斜向下延伸设置的第一倾斜部(62)和第二倾斜部(63)，所述的排水口(14)形成于第一倾斜部(62)下端和第二倾斜部(63)下端之间的排水接头(64)上，且所述的第一倾斜部(62)上端连接有水平设置的平直部(65)，且所述的平直部(65)延伸至分离罐体(1)下端一侧，且所述的第二倾斜部(63)上端延伸至分离罐体(1)下端另一侧。

6.根据权利要求5所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的第一倾斜部(62)、第二倾斜部(63)和平直部(65)连为一体式结构且共同构成分离罐体(1)的底部。

7.根据权利要求1所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的分离罐体(1)的进气口(12)通过第一电磁阀(7)和燃料电池电堆(71)相连，所述的分离罐体(1)的出气口(13)通过氢气循环泵(8)和燃料电池电堆(71)相连，且所述的分离罐体(1)的排水口(14)通过第二电磁阀(9)和系统尾气处理装置(91)相连，且所述的第一电磁阀(7)和第二电磁阀(9)均与控制系统(92)相连。

8.根据权利要求1所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的第一挡流板(3)外侧和第二挡流板(4)外侧均具有疏水层(32)。

9.根据权利要求1所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的分离罐体(1)上端一侧具有进气接头(17)，另一侧具有与进气接头(17)相对应设置的出气接头(18)，且所述的进气口(12)形成于进气接头(17)上，出气口(13)形成于出气接头(18)上。

10.根据权利要求1所述的横式燃料电池阳极尾气气水分离装置，其特征在于，所述的分离罐体(1)上端端面和周向外侧面均呈平直状。

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