CN215962555U - 一种燃料电池用气液分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池用气液分离装置，包括密封连接的左壳体和右壳体；所述左壳体左右两端贯通，所述左壳体左部凸设有气液入口管，右部为缓冲腔，所述气液入口管内径与所述缓冲腔左端内径相等，所述缓冲腔左端内径小于右端内径，所述缓冲腔内设有导流件；所述右壳体左端开口，右端盖设盖板，所述盖板上设有排气管和排液口，所述右壳体的空腔直径大于所述缓冲腔右端内径。该分离装置能有效地将气液混合物中的水与氢气、氮气组成的混合气分离，进而将气液混合物中的反应水及凝结水去除至合适湿度，从而便于燃料电池内部电化学反应顺利进行。

Description

一种燃料电池用气液分离装置

技术领域

本实用新型属于燃料电池系统领域，具体涉及一种燃料电池用气液分离装置。

背景技术

燃料电池作为一种清洁高效并且对环境友好的能源方式，在汽车及能源化工等多种领域得到广泛应用，其中氢燃料电池可以高效地将氢能通过电化学反应转化为电能，在氢燃料电池装置中，阳极接收氢气，阴极接收氧气，氢气在阳极处并非完全消耗，阳极处的氢气会与水和氮气形成气液混合物并向外排出，为循环利用排出的这部分氢气，需将气液混合物中的反应水及凝结水去除至合适湿度，以便于燃料电池内部电化学反应顺利进行。

目前气液分离器根据原理主要分为鳍型导流板式和旋风离心式两种。其中导流板类通过改变流体方向，并通过动能碰撞、吸附聚结、重力沉降等一系列过程实现气液分离，此类方案可适应较大流量变化；旋风离心类是通过旋转运动产生的惯性运动将不同质量的物质进行分离，其惯性质量更大液态物质紧贴在旋风腔内壁，从而经过出口排出，此类方式压损更低、效率更高，但体积较大，且分离效果对流速敏感。

实用新型内容

本实用新型提供一种燃料电池用气液分离装置，该分离装置能有效地将气液混合物中的水与氢气、氮气组成的混合气分离，进而将气液混合物中的反应水及凝结水去除至合适湿度，从而便于燃料电池内部电化学反应顺利进行。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种燃料电池用气液分离装置，包括密封连接的左壳体和右壳体；所述左壳体左右两端贯通，所述左壳体左部凸设有气液入口管，右部为缓冲腔，所述气液入口管内径与所述缓冲腔左端内径相等，所述缓冲腔左端内径小于右端内径，所述缓冲腔内设有导流件；所述右壳体左端开口，右端盖设盖板，所述盖板上设有排气管和排液口，所述右壳体的空腔直径大于所述缓冲腔右端内径。

进一步地，所述的气液入口管、缓冲腔和右壳体均沿左右方向水平布置，所述的气液入口管和缓冲腔的轴线重合。

进一步地，所述导流件通过支架固定于所述缓冲腔内中部位置处。

进一步地，所述导流件为圆锥形且锥尖朝左，所述的导流件和缓冲腔的轴线重合。

进一步地，所述导流件为沿前后方向竖直布置的导流板。

进一步地，所述盖板沿前后方向竖直布置，所述排气管处于所述盖板中部位置处且沿左右方向水平布置，所述的缓冲腔、右壳体和排气管三者的轴线重合，所述排液口处于所述盖板下边缘处。

进一步地，所述缓冲腔和所述排气管左部均处于所述右壳体内；所述缓冲腔左部呈圆台形状，右部呈圆筒形状。

进一步地，所述气液入口管外侧壁右端处连接有沿前后方向竖直布置的安装板，所述安装板与所述右壳体侧壁左端可拆卸密封连接。

进一步地，所述右壳体侧壁左端设有凹槽，所述凹槽内嵌设有密封圈，所述安装板与所述右壳体侧壁左端通过螺栓连接。

进一步地，所述气液入口管与所述缓冲腔一体连接，所述安装板与所述气液入口管一体连接，所述盖板与所述右壳体一体连接，所述排气管与所述盖板一体连接。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型中，气液入口管内径与缓冲腔左端内径相等，缓冲腔左端内径小于右端内径，这样气液入口管内的气液混合物在进入缓冲腔内时膨胀减速，进而更利于气液混合物中水与混合气体的分离；

本实用新型中，缓冲腔内设有导流件，右壳体的空腔直径大于缓冲腔右端内径，导流件引导缓冲腔内的气液混合物运动至大容积的右壳体空腔内，在膨胀减速后，更利于气液混合物中水与混合气体的分离；

本实用新型中，右壳体右端盖设盖板，这样右壳体内的气液混合物撞向盖板，液态水在盖板处完成聚集，进而实现气液混合物中水与混合气体的分离；

本实用新型中，气液入口管、缓冲腔和右壳体均沿左右方向水平布置，气液入口管和缓冲腔的轴线重合，导流件通过支架固定于缓冲腔内中部位置处，导流件为圆锥形且锥尖朝左，导流件和缓冲腔的轴线重合，这样导流件对缓冲腔内的气液混合物导引的效果更好，避免气液混合物未经分离直接从排气管向外排出；

本实用新型中，气液入口管、缓冲腔和右壳体均沿左右方向水平布置，气液入口管和缓冲腔的轴线重合，导流件通过支架固定于缓冲腔内中部位置处，导流件为沿前后方向竖直布置的导流板，这样气液入口管内的气液混合物垂直撞向导流板，进而气液混合物在导流板处就可以完成首次的水气分离；

本实用新型中，盖板沿前后方向竖直布置，排气管处于盖板中部位置处且沿左右方向水平布置，缓冲腔、右壳体和排气管三者的轴线重合，这样右壳体内质量较大的液滴就会垂直撞向盖板，进而液态水在盖板处聚集的效果更好，且氢气、氮气组成的混合气更便于通过设置于盖板中部的排气管向外排出；

本实用新型中，缓冲腔和排气管左部均处于右壳体内，这样右壳体内的气液混合物与缓冲腔外侧壁和排气管左部外侧壁均可碰撞，进而能改善气液混合物内水气的分离效果；

本实用新型中，气液入口管外侧壁右端处连接有沿前后方向竖直布置的安装板，右壳体侧壁左端设有凹槽，凹槽内嵌设有密封圈，安装板与右壳体侧壁左端通过螺栓连接，密封圈起到密封效果；

综上，本实用新型的燃料电池用气液分离装置能有效地将气液混合物中的水与混合气分离，进而将气液混合物中的反应水及凝结水去除至合适湿度，从而便于燃料电池内部电化学反应顺利进行。

附图说明

图1为本实用新型中燃料电池用气液分离装置的立体结构示意图；

图2为图1的局部剖视立体结构示意图；

图3为图2的另一方向的立体结构示意图；

图4为图1的剖视图；

图5为图4中气液分离的示意图。

图中附图标记说明：1、左壳体，2、右壳体，3、气液入口管，4、缓冲腔，5、导流件，6、盖板，7、排气管，8、排液口，9、安装板，10、凹槽，11、支架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-4所示，一种燃料电池用气液分离装置，包括密封连接的左壳体1和右壳体2；左壳体1左右两端贯通，左壳体1左部凸设有气液入口管3，右部为缓冲腔4，缓冲腔4左部呈圆台形状，右部呈圆筒形状，气液入口管3内径与缓冲腔4左端内径相等，缓冲腔4左端内径小于右端内径，缓冲腔4内设有导流件5；右壳体2左端开口，右端盖设盖板6，盖板6上设有排气管7和排液口8，右壳体2的空腔直径大于缓冲腔4右端内径；气液入口管3、缓冲腔4和右壳体2均沿左右方向水平布置，气液入口管3和缓冲腔4的轴线重合。

其中，导流件5通过支架11固定于缓冲腔4内中部位置处，支架11尽量避免阻挡气液混合物，导流件5为圆锥形且锥尖朝左，导流件5和缓冲腔4的轴线重合，这样导流件5对缓冲腔4内的气液混合物导引的效果更好，避免气液混合物未经分离直接从排气管7向外排出。

其中，盖板6沿前后方向竖直布置，排气管7处于盖板6中部位置处且沿左右方向水平布置，缓冲腔4、右壳体2和排气管7三者的轴线重合，排液口8处于盖板6下边缘处，这样右壳体2内质量较大的液滴就会垂直撞向盖板6，进而液态水在盖板6处聚集的效果更好，且混合气更便于通过设置于盖板6中部的排气管7向外排出。

其中，缓冲腔4和排气管7左部均处于右壳体2内，这样右壳体2内的气液混合物与缓冲腔4外侧壁和排气管7左部外侧壁均可碰撞，进而能提高气液混合物内水气的分离效果。

其中，气液入口管3外侧壁右端处连接有沿前后方向竖直布置的安装板9，安装板9与右壳体2侧壁左端可拆卸密封连接；右壳体2侧壁左端设有凹槽10，凹槽10内嵌设有密封圈，安装板9与右壳体2侧壁左端通过螺栓连接，密封圈起到密封效果。

其中，气液入口管3与缓冲腔4一体连接，安装板9与气液入口管3一体连接，盖板6与右壳体2一体连接，排气管7与盖板6一体连接。

在另一种实施方式中，导流件5为沿前后方向竖直布置的导流板，这样气液入口管3内的气液混合物垂直撞向导流板，进而气液混合物在导流板处就可以完成首次的水气分离。

如图5所示，本实用新型的工作原理为：气液混合物通过气液入口管3进入缓冲腔4，气液混合物在缓冲腔4内导流件5的导引作用下进行变向，其中质量较大的液滴依靠惯性进入到右壳体2的空腔内，并在右壳体2的空腔内撞向盖板6，液态水在盖板6处完成聚集，并沿盖板6左侧面流向右壳体2底部，其中氢气、氮气组成的混合气通过排气管7向外排出，汇集在右壳体2底部的液态水则在内外压差及重力作用下通过排液口8向外排出。

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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：包括密封连接的左壳体和右壳体；所述左壳体左右两端贯通，所述左壳体左部凸设有气液入口管，右部为缓冲腔，所述气液入口管内径与所述缓冲腔左端内径相等，所述缓冲腔左端内径小于右端内径，所述缓冲腔内设有导流件；所述右壳体左端开口，右端盖设盖板，所述盖板上设有排气管和排液口，所述右壳体的空腔直径大于所述缓冲腔右端内径。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述的气液入口管、缓冲腔和右壳体均沿左右方向水平布置，所述的气液入口管和缓冲腔的轴线重合。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述导流件通过支架固定于所述缓冲腔内中部位置处。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述导流件为圆锥形且锥尖朝左，所述的导流件和缓冲腔的轴线重合。

5.根据权利要求3所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述导流件为沿前后方向竖直布置的导流板。

6.根据权利要求2所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述盖板沿前后方向竖直布置，所述排气管处于所述盖板中部位置处且沿左右方向水平布置，所述的缓冲腔、右壳体和排气管三者的轴线重合，所述排液口处于所述盖板下边缘处。

7.根据权利要求2所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述缓冲腔和所述排气管左部均处于所述右壳体内；所述缓冲腔左部呈圆台形状，右部呈圆筒形状。

8.根据权利要求2所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述气液入口管外侧壁右端处连接有沿前后方向竖直布置的安装板，所述安装板与所述右壳体侧壁左端可拆卸密封连接。

9.根据权利要求8所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述右壳体侧壁左端设有凹槽，所述凹槽内嵌设有密封圈，所述安装板与所述右壳体侧壁左端通过螺栓连接。

10.根据权利要求8所述的一种燃料电池用气液分离装置，其特征在于：所述气液入口管与所述缓冲腔一体连接，所述安装板与所述气液入口管一体连接，所述盖板与所述右壳体一体连接，所述排气管与所述盖板一体连接。

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