CN216077757U - 一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，包括引射器，所述引射器包括依次连通设置的喷嘴安装室、吸入室、混合室和扩散室，所述喷嘴安装室远离所述吸入室的一端设有用于喷射氢气的喷氢阀，所述喷嘴安装室底部连通有用于提供循环氢气的水气分离器，所述水气分离器的下方设有集水部，所述集水部的中部设有出水口，所述出水口内安装设有排气排水阀；本实用新型通过将喷氢阀设置在引射器的一端，将水气分离器设置在引射器的底部，将排气排水阀设置在水气分离器的下方，实现氢气的喷射、提纯、排水、循环，喷氢阀、引射器、水气分离器和排气排水阀集成在一起，占用空间小，结构紧凑，压损小。

Description

一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体为一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置。

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，逐步将氢能列入相关发展战略及产业政策中，燃料电池汽车产业作为其主要载体得到了极大关注。国内氢燃料电池行业在政策和市场的猛烈刺激下，正在热火朝天的蓬勃发展。

在氢燃料电池系统中，阳极供氢端需要有喷氢、排水、排气、循环等装置来保证氢气的输入。在当前设计中，这些功能是通过不同的零部件完成的，最终分别集成到燃料电池系统中。这就导致连接管路较多，占据了空间，压损较严重，且增加了泄露的风险。

公开号为CN209607847U的中国实用新型专利公开了一种引射器单元及具备该引射器单元的燃料电池氢气循环系统，具备串联连接的第一引射器和第二引射器，第一引射器具备：第一射流入口和第一引流入口，与第一射流入口连通的第一射流孔，与第一引流入口及第一射流孔连通的第一混合空间，和与第一混合空间连通的第一出口；第二引射器具备：第二射流入口和与第一出口连通的第二引流入口，与第二射流入口连通的第二射流孔，与第二引流入口及第二射流孔连通的第二混合空间；和与第二混合空间连通的第二出口；形成为第一射流入口与第二射流入口相并联、第一引流入口与第二引流入口相串联的结构。这种实用新型，能实现灵活多样的引射组合以满足不同功率条件下氢气循环量的需求。

这种引射器单元及具备该引射器单元的燃料电池氢气循环系统的喷氢、排水、排气、循环等功能是通过不同的零部件完成的，最终分别集成到燃料电池系统中，这就导致连接管路较多，占据了空间，压损较严重，且增加了泄露的风险。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，解决了现有氢燃料电池系统中，阳极供氢端实现喷氢、排水、排气、循环等功能，需要的装置较多，占据空间较大，压损较严重的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，包括引射器，所述引射器包括依次连通设置的喷嘴安装室、吸入室、混合室和扩散室，所述喷嘴安装室远离所述吸入室的一端设有用于喷射氢气的喷氢阀，所述喷嘴安装室底部连通有用于提供循环氢气的水气分离器，所述水气分离器的下方设有集水部，所述集水部的中部设有出水口，所述出水口内安装设有排气排水阀。

本实用新型通过设置的引射器，用于将新氢气和旧氢气(旧氢气即为循环氢气)混合并喷射出去，通过设置的水气分离器用于分离旧氢气中的水蒸气，被干燥后的旧氢气重新导进引射器内，与新氢气混合在一起被喷射出，通过设置的喷氢阀用于往引射器内喷射高速新氢气，被喷进引射器的高速流动的新氢气可以带动低流速的旧氢气流动，两股氢气在混合室均匀混合后被均匀喷射出去，通过设置的集水部收集从旧氢气中分离出来的水，通过设置的排气排水阀用于排出集水部收集的水，也能排出水气分离器内的旧氢气；通过将喷氢阀设置在引射器的一端，将水气分离器设置在引射器的底部，将排气排水阀设置在水气分离器的下方，旧氢气进入水气分离器后，实现水气分离，水从排气排水阀排走，旧氢气进入引射器，被喷氢阀喷射的高速新氢气带动，新氢气与旧氢气混合从引射器喷出，实现氢气的喷射、提纯、排水、循环，喷氢阀、引射器、水气分离器和排气排水阀集成在一起，占用空间小，结构紧凑，压损小。

具体地，所述水气分离器包括上盖板，所述上盖板的顶面与所述引射器固定，所述上盖板的上侧连接有排气管，所述排气管贯穿所述喷嘴安装室并延伸至所述喷嘴安装室内，所述上盖板的下侧连接冷凝塔，所述冷凝塔包括与所述上盖板连接的排气部、以及与所述排气部连接的冷凝部，所述水气分离器的侧壁的上方设有循环氢气进口，所述循环氢气进口的导气方向斜向偏离所述冷凝部的轴心线方向，所述排气部包括截面为工字型的安装座、以及与所述安装座的下端面连接的引流部，所述冷凝部为倒置的圆锥壳体结构，所述冷凝部空套设于所述引流部的外侧，所述冷凝部的上端面与所述安装座的下端面可拆卸固定连接，所述冷凝部的下端设有贯穿的通气口；所述引流部的内部设有排气通道，所述排气通道的上端贯穿所述安装座，并与所述排气管连接；所述引流部的周侧壁设有若干个引流通道，所述引流通道的另一端延伸至连接所述排气通道。

上述结构的水气分离器的工作过程为，含水旧氢气从水气分离器本体的循环氢气进口进入，围绕冷凝部的斜侧壁的外表面螺旋向下流动，在这个过程中，含水旧氢气中的水蒸汽在冷凝部的外表面冷凝，并沿着冷凝部的斜侧壁滴下，除水后的干燥旧氢气从通气口进入冷凝部的内部，并沿着冷凝部与引流部之间的间隔上升，干燥旧氢气从引流通道进入到排气通道，并在排气通道内继续上升，排出至引射器内。

具体的，通过将循环氢气进口的导气方向设置为斜向偏离冷凝部的轴心线方向，使含水旧氢气可以围绕冷凝部的外表面流动，又由于冷凝部为倒置的圆锥壳体结构，因此含水旧氢气可以围绕冷凝部螺旋向下运动，增加了含水旧氢气与冷凝部的接触时间，便于水蒸汽充分冷凝。

进一步地，所述引流部的下端设有排水回流孔，所述排水回流孔与所述排气通道的下端连接，所述排水回流孔与所述通气口对齐；通过设置排水回流孔，使排气通道内残留的冷凝水回流，并从排水回流孔流出，避免在温度较低的情况下，残留的冷凝水在排气通道内结冰，从而堵住排气通道，在下次使用时，需要先去冰再使用，操作不便。

进一步地，所述引流部为倒置的圆锥结构，所述引流部的周侧斜壁与所述冷凝部的周侧斜壁平行，圆锥结构使干燥旧氢气在上升过程中受到斜向压力，使干燥旧氢气更容易从引流通道进入。

进一步地，所述引流通道在所述引流部的周侧斜壁形成倾斜的条形开口，倾斜的条形开口方便使干燥旧氢气在上升过程中更容易的进入到引流通道。

进一步地，所述引流通道的一端倾斜向上延伸至所述排气通道，所述引流通道相对于竖直方向的倾斜夹角为15～45°，当干燥旧氢气进入到引流通道后，引流通道相对于竖直方向的夹角越小，干燥旧氢气越容易通过引流通道进入到排气通道。

进一步地，所述引流通道的数目为2～4个，若干个所述引流通道围绕所述排气通道的轴线圆周阵列设置，通过设置多个引流通道，使水气分离器在一定进气量下，分离旧氢气的量更大，排气效率更高。

进一步地，所述安装座包括上安装板、以及下安装板，所述上安装板与所述上盖板的下侧固定连接，所述下安装板与所述冷凝部的上端面固定连接，所述下安装板的面积大于所述上安装板的面积，通过设置较大的下安装板的面积，避免分离后的旧氢气从冷凝部的外侧上升。

进一步地，所述喷嘴安装室顶部设有新氢气入口，所述新氢气入口与所述喷氢阀连通，新氢气通过新氢气入口进去到喷氢阀内，喷氢阀控制新氢气的喷射。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置的引射器，用于将新氢气和旧氢气混合并喷射出去，通过设置的水气分离器用于分离旧氢气中的水蒸气，被干燥后的旧氢气重新导进引射器内，与新氢气混合在一起被喷射出，通过设置的喷氢阀用于往引射器内喷射高速新氢气，被喷进引射器的高速流动的新氢气可以带动低流速的旧氢气流动，两股氢气在混合室均匀混合后被均匀喷射出去，通过设置的集水部收集从旧氢气中分离出来的水，通过设置的排气排水阀用于排出集水部收集的水，也能排出水气分离器内的旧氢气；通过将喷氢阀设置在引射器的一端，将水气分离器设置在引射器的底部，将排气排水阀设置在水气分离器的下方，旧氢气进入水气分离器后，实现水气分离，水从排气排水阀排走，旧氢气进入引射器，被喷氢阀喷射的高速新氢气带动，新氢气与旧氢气混合从引射器喷出，实现氢气的喷射、提纯、排水、循环，喷氢阀、引射器、水气分离器和排气排水阀集成在一起，占用空间小，结构紧凑，压损小。

附图说明

图1为本实用新型一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置结构示意图；

图2为本实用新型排气部结构示意图；

图中：1、引射器；101、喷嘴安装室；102、吸入室；103、混合室；104、扩散室；105、新氢气入口；2、喷氢阀；3、水气分离器；301、集水部；302、出水口；303、上盖板；304、排气管；305、冷凝部；306、循环氢气进口；307、安装座；308、引流部；309、通气口；310、排气通道；311、引流通道；312、排水回流孔；313、上安装板；314、下安装板；4、排气排水阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，包括引射器1，所述引射器1包括依次连通设置的喷嘴安装室101、吸入室102、混合室103和扩散室104，所述喷嘴安装室101远离所述吸入室102的一端设有用于喷射氢气的喷氢阀2，所述喷嘴安装室101底部连通有用于提供循环氢气的水气分离器3，所述水气分离器3的下方设有集水部301，所述集水部301的中部设有出水口302，所述出水口302内安装设有排气排水阀4。

本实用新型通过设置的引射器1，用于将新氢气和旧氢气混合并喷射出去，通过设置的水气分离器3用于分离旧氢气中的水蒸气，被干燥后的旧氢气重新导进引射器1内，与新氢气混合在一起被喷射出，通过设置的喷氢阀2用于往引射器1内喷射高速新氢气，被喷进引射器1的高速流动的新氢气可以带动低流速的旧氢气流动，两股氢气在混合室103均匀混合后被均匀喷射出去，通过设置的集水部301收集从旧氢气中分离出来的水，通过设置的排气排水阀4用于排出集水部301收集的水，也能排出水气分离器3内的旧氢气；通过将喷氢阀2设置在引射器1的一端，将水气分离器3设置在引射器1的底部，将排气排水阀4设置在水气分离器3的下方，旧氢气进入水气分离器3后，实现水气分离，水从排气排水阀4排走，旧氢气进入引射器1，被喷氢阀2喷射的高速新氢气带动，新氢气与旧氢气混合从引射器1喷出，实现氢气的喷射、提纯、排水、循环，喷氢阀2、引射器1、水气分离器3和排气排水阀4集成在一起，占用空间小，结构紧凑，压损小。

具体地，所述水气分离器3包括上盖板303，所述上盖板303的顶面与所述引射器1固定，所述上盖板303的上侧连接有排气管304，所述排气管304贯穿所述喷嘴安装室101并延伸至所述喷嘴安装室101内，所述上盖板303的下侧连接冷凝塔，所述冷凝塔包括与所述上盖板303连接的排气部、以及与所述排气部连接的冷凝部305，所述水气分离器3的侧壁的上方设有循环氢气进口306，所述循环氢气进口306的导气方向斜向偏离所述冷凝部305的轴心线方向，如图2所示，所述排气部包括截面为工字型的安装座307、以及与所述安装座307的下端面连接的引流部308，所述冷凝部305为倒置的圆锥壳体结构，所述冷凝部305空套设于所述引流部308的外侧，所述冷凝部305的上端面与所述安装座307的下端面可拆卸固定连接，所述冷凝部305的下端设有贯穿的通气口309；所述引流部308的内部设有排气通道310，所述排气通道310的上端贯穿所述安装座307，并与所述排气管304连接；所述引流部308的周侧壁设有若干个引流通道311，所述引流通道311的另一端延伸至连接所述排气通道310。

上述结构的水气分离器3的工作过程为，含水旧氢气从水气分离器3本体的循环氢气进口306进入，围绕冷凝部305的斜侧壁的外表面螺旋向下流动，在这个过程中，含水旧氢气中的水蒸汽在冷凝部305的外表面冷凝，并沿着冷凝部305的斜侧壁滴下，除水后的干燥旧氢气从通气口309进入冷凝部305的内部，并沿着冷凝部305与引流部308之间的间隔上升，干燥旧氢气从引流通道311进入到排气通道310，并在排气通道310内继续上升，排出至引射器1内。

具体的，通过将循环氢气进口306的导气方向设置为斜向偏离冷凝部305的轴心线方向，使含水旧氢气可以围绕冷凝部305的外表面流动，又由于冷凝部305为倒置的圆锥壳体结构，因此含水旧氢气可以围绕冷凝部305螺旋向下运动，增加了含水旧氢气与冷凝部305的接触时间，便于水蒸汽充分冷凝。

进一步地，所述引流部308的下端设有排水回流孔312，所述排水回流孔312与所述排气通道310的下端连接，所述排水回流孔312与所述通气口309对齐；通过设置排水回流孔312，使排气通道310内残留的冷凝水回流，并从排水回流孔312流出，避免在温度较低的情况下，残留的冷凝水在排气通道310内结冰，从而堵住排气通道310，在下次使用时，需要先去冰再使用，操作不便。

进一步地，所述引流部308为倒置的圆锥结构，所述引流部308的周侧斜壁与所述冷凝部305的周侧斜壁平行，圆锥结构使干燥旧氢气在上升过程中受到斜向压力，使干燥旧氢气更容易从引流通道311进入。

进一步地，所述引流通道311在所述引流部308的周侧斜壁形成倾斜的条形开口，倾斜的条形开口方便使干燥旧氢气在上升过程中更容易的进入到引流通道311。

进一步地，所述引流通道311的一端倾斜向上延伸至所述排气通道310，所述引流通道311相对于竖直方向的倾斜夹角为15～45°，当干燥旧氢气进入到引流通道311后，引流通道311相对于竖直方向的夹角越小，干燥旧氢气越容易通过引流通道311进入到排气通道310。

进一步地，所述引流通道311的数目为2～4个，若干个所述引流通道311围绕所述排气通道310的轴线圆周阵列设置，通过设置多个引流通道311，使水气分离器3在一定进气量下，分离旧氢气的量更大，排气效率更高。

进一步地，所述安装座307包括上安装板313、以及下安装板314，所述上安装板313与所述上盖板303的下侧固定连接，所述下安装板314与所述冷凝部305的上端面固定连接，所述下安装板314的面积大于所述上安装板313的面积，通过设置较大的下安装板314的面积，避免分离后的旧氢气从冷凝部305的外侧上升。

进一步地，所述喷嘴安装室101顶部设有新氢气入口105，所述新氢气入口105与所述喷氢阀2连通，新氢气通过新氢气入口105进去到喷氢阀2内，喷氢阀2控制新氢气的喷射。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，包括引射器，所述引射器包括依次连通设置的喷嘴安装室、吸入室、混合室和扩散室，所述喷嘴安装室远离所述吸入室的一端设有用于喷射氢气的喷氢阀，所述喷嘴安装室底部连通有用于提供循环氢气的水气分离器，所述水气分离器的下方设有集水部，所述集水部的中部设有出水口，所述出水口内安装设有排气排水阀。

2.如权利要求1所述的一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，所述水气分离器包括上盖板，所述上盖板的顶面与所述引射器固定，所述上盖板的上侧连接有排气管，所述排气管贯穿所述喷嘴安装室并延伸至所述喷嘴安装室内，所述上盖板的下侧连接冷凝塔，所述冷凝塔包括与所述上盖板连接的排气部、以及与所述排气部连接的冷凝部，所述水气分离器的侧壁的上方设有循环氢气进口，所述循环氢气进口的导气方向斜向偏离所述冷凝部的轴心线方向，所述排气部包括截面为工字型的安装座、以及与所述安装座的下端面连接的引流部，所述冷凝部为倒置的圆锥壳体结构，所述冷凝部空套设于所述引流部的外侧，所述冷凝部的上端面与所述安装座的下端面可拆卸固定连接，所述冷凝部的下端设有贯穿的通气口；所述引流部的内部设有排气通道，所述排气通道的上端贯穿所述安装座，并与所述排气管连接；所述引流部的周侧壁设有若干个引流通道，所述引流通道的另一端延伸至连接所述排气通道。

3.如权利要求2所述的一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，所述引流部的下端设有排水回流孔，所述排水回流孔与所述排气通道的下端连接，所述排水回流孔与所述通气口对齐。

4.如权利要求3所述的一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，所述引流部为倒置的圆锥结构，所述引流部的周侧斜壁与所述冷凝部的周侧斜壁平行。

5.如权利要求3所述的一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，所述引流通道在所述引流部的周侧斜壁形成倾斜的条形开口。

6.如权利要求3所述的一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，所述引流通道的一端倾斜向上延伸至所述排气通道，所述引流通道相对于竖直方向的倾斜夹角为15～45°。

7.如权利要求3所述的一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，所述引流通道的数目为2～4个，若干个所述引流通道围绕所述排气通道的轴线圆周阵列设置。

8.如权利要求3所述的一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，所述安装座包括上安装板、以及下安装板，所述上安装板与所述上盖板的下侧固定连接，所述下安装板与所述冷凝部的上端面固定连接，所述下安装板的面积大于所述上安装板的面积。

9.如权利要求1所述的一种一体式氢气喷射、提纯、排水、循环装置，其特征在于，所述喷嘴安装室顶部设有新氢气入口，所述新氢气入口与所述喷氢阀连通。

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