CN216928640U - 一种燃料电池车尾排水收集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池车尾排水收集系统，包括燃料电池、散热器、连接燃料电池与散热器之间的冷却循环管路、储水箱、以及安装在储水箱与燃料电池之间的水气分离器，所述水气分离器与储水箱之间还依次设置有水泵、以及单向阀，所述燃料电池与水气分离器之间、水气分离器与储水箱之间均通过管路连通；所述储水箱中还设置有供热器。本实用新型中水气分离器中产生的尾排水通过水泵进入到储水箱中，进行收集存储，有效避免尾排水滴在地面上，出现温度较低时结冰的情况；储水箱中还设置有供热器，避免温度过低储水箱中的水结冰，撑裂储水箱，同时也避免了冰柱沿尾排水管路上行，损坏水气分离器情况的出现。

Description

一种燃料电池车尾排水收集系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池车尾排水收集处理技术领域，特别是涉及一种燃料电池车尾排水收集系统。

背景技术

随着工业发展，石油资源需求日益增多，有限的石油资源让各个行业不得不把目光放到新能源上面，汽车行业也不例外。质子交换膜燃料电池在发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高；发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪音，所以被认为是一种清洁、高效的绿色环保电源。因此质子交换膜燃料电池是一种很有前景的能量转换装置，并能广泛应用于汽车、固定或便携式辅助电力系统、潜艇和航天飞机等领域。其中氢气作为燃料使用范围广泛。

当前氢燃料电池公交车、客车尾排水直接随尾排气体排出，直接滴在路面上，当气温低于0℃时，尾排水会在路面结冰。尤其在红绿灯路口以及公交站台附近，由于车辆停留，长时间运营后，公交站台路面结冰较厚。容易产生车辆打滑、行人摔倒等风险。

此场景在北方显得格外常见，相关问题也因此尤其重要。部分公交车尾排管布置在整车右侧，尾排水直接滴在右侧路面，而右侧是行人上下车辆侧，对行人安全造成隐患。同时在冬季，严重时氢燃料电池车的尾排水会把右侧下水道冻结堵死。

若尾排管布置在整车左侧，尾排水滴在路面，会在路面形成冰层，对车辆行驶安全产生严重风险。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于低温环境中，为避免尾排水滴在地面上结冰出现车辆打滑、行人摔倒的现象，从而提供一种燃料电池车尾排水收集系统，将尾排水收集起来，当尾排水达到储水箱上限时，及时报警并对尾排水集中排放。

为实现上述目的，本实用新型提供一种燃料电池车尾排水收集系统，包括燃料电池、散热器、连接燃料电池与散热器之间的冷却循环管路、储水箱、以及安装在储水箱与燃料电池之间的水气分离器，所述水气分离器与储水箱之间还依次设置有水泵、以及单向阀，所述燃料电池与水气分离器之间、水气分离器与储水箱之间均通过管路连通；所述储水箱中还设置有供热器，所述供热器两端与冷却循环管路之间设置有若干根供热管，任一所述供热管上设置有电磁阀；所述燃料电池车尾排水收集系统还包括控制组件，所述水泵、电磁阀与控制组件通讯连接。

优选的，所述冷却循环管路包括节温器、以及循环水泵，所述循环水泵的进水口与燃料电池通过管路连接，所述循环水泵的出水口与散热器的进水口通过管路连接，所述节温器设有三个接口，所述节温器的三个接口分别通过管路与燃料电池、散热器的出水口、以及循环水泵的出水口连接；所述燃料电池、节温器、散热器、以及循环水泵之间构成大循环管路，所述燃料电池、节温器、以及循环水泵之间构成小循环管路；所述节温器、循环水泵均与控制组件通讯连接。

优选的，所述供热器设置在储水箱的内壁上、且供热器位于储水箱的下半部，所述供热器的一端通过供热管连接到散热器进水口处，所述供热器的另一端通过供热管连接到节温器与燃料电池的管道连接处。

优选的，所述冷却循环管路还包括与大循环管路连通的膨胀罐；所述燃料电池内还设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器与控制组件通讯连接。

优选的，所述储水箱包括第一排水管、该第一排水管上安装有第一电磁排水阀，所述储水箱的侧壁上设有第二温度传感器与第一高液位传感器、且第二温度传感器与第一高液位传感器的感应端都设置在储水箱的内部，所述第二温度传感器与第一排水管均设置在储水箱的下半部；所述第二温度传感器、第一高液位传感器、第一电磁排水阀均与控制组件通讯连接。

优选的，所述水气分离器包括第二排水管、该第二排水管上安装有第二电磁排水阀，所述水气分离器的的侧壁上设有低液位传感器与第二高液位传感器、且低液位传感器与第二高液位传感器的感应端都设置在水气分离器的内部，所述第二排水管设置在水气分离器的下半部；所述低液位传感器、第二高液位传感器、第二电磁排水阀均与控制组件通讯连接。

优选的，所述水气分离器还包括排气管，所述排气管一端连接水气分离器的上半部、另一端连接燃料电池的燃料进气装置。

如上所述，本实用新型涉及的燃料电池车尾排水收集系统，具有以下有益效果：

本实用新型涉及的燃料电池车尾排水收集系统，设置有储水箱以及安装在储水箱与燃料电池之间的水气分离器，所述水气分离器与储水箱之间还设置有水泵、以及单向阀，水气分离器中产生的尾排水通过水泵进入到储水箱中，进行收集存储，并通过单向阀避免尾排水回流，有效避免尾排水滴在地面上，出现温度较低时结冰的情况；储水箱中还设置有供热器，能够对储水箱中收集的尾排水进行加热，避免温度过低储水箱中的水结冰，撑裂储水箱，同时也避免了冰柱沿尾排水管路上行，损坏水气分离器情况的出现。

附图说明

图1为本实用新型燃料电池车尾排水收集系统的示意图。

元件标号说明

1、燃料电池；101、第一温度传感器；2、水气分离器；201、排气管；202、第二排水管；203、第二电磁排水阀；204、第二高液位传感器；205、低液位传感器；3、水泵；4、单向阀；5、储水箱；501、第一排水管；502、第一电磁排水阀；503、第一高液位传感器；504、第二温度传感器；6、供热器；7、供热管；8、电磁阀；9、散热器；10、大循环管路；11、小循环管路；12、循环水泵；13、节温器；14、膨胀罐。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本实用新型提供一种燃料电池车尾排水收集系统，包括燃料电池1、散热器9、连接燃料电池1与散热器9之间的冷却循环管路、储水箱5、以及通过管路连接在储水箱5与燃料电池1之间的水气分离器2，水气分离器2与储水箱5之间还依次连接有水泵3、以及单向阀4，燃料电池1与水气分离器2之间、水气分离器2与储水箱5之间均通过管路连通，水泵3和单向阀4都安装在水气分离器2与储水箱5之间的管路上；储水箱5中还设置有供热器6，供热器6两端与冷却循环管路之间设置有若干根供热管7，任一供热管7上设置有电磁阀8；燃料电池车尾排水收集系统还包括控制组件，水泵3、电磁阀8与控制组件通讯连接。

本实用新型涉及的燃料电池车尾排水收集系统，在燃料电池1中燃料与氧气反应发电时，产生的水气和剩余的燃料从燃料电池1的阴极经过管路进入到水气分离器2中，水泵3在控制组件的作用下将水气分离器2中的水抽入到储水箱5中进行收集。在北方冬天以及外部温度较低的情况下，能够避免水气分离器2中的水直接滴落在地上，出现结冰的现象。在水泵3将水气分离器2中的水抽入到储水箱5的同时供热管7连接冷却循环管路，能够将燃料电池1内部反应产生的热量经过冷却介质循环到储水箱5中，避免储水箱5中结冰，出现储水箱5撑裂以及冰柱沿管路上行进入到水泵3以及水气分离器2中。

本实用新型涉及的燃料电池车尾排水收集系统，通过设置有储水箱5、水泵3、以及单向阀4，将水气分离器2中产生的水收集在储水箱5中，避免外部温度低出现结冰的情况；储水箱5中设置有供热器6、且供热器6接入到冷却循环管路中，利用燃料电池1内部产生的热量来对储水箱5中的水进行加热，避免储水箱5内部结冰以及冰柱沿管路上行进入到水泵3以及水气分离器2中。

优选的，如图1所示，冷却循环管路包括节温器13、以及循环水泵12，循环水泵12的进水口与燃料电池1通过管路连接，循环水泵12的出水口与散热器9的进水口通过管路连接，节温器13设有三个接口，节温器13的三个接口分别通过管路与燃料电池1、散热器9的出水口、以及循环水泵12的出水口连接；燃料电池1、节温器13、散热器9、以及循环水泵12之间构成大循环管路10，燃料电池1、节温器13、以及循环水泵12之间构成小循环管路11；节温器13、循环水泵12均与控制组件通讯连接。进一步的，在本实施例中，节温器13的三个接口通过设置在节温器13上的电机进行驱动控制开闭，电机旋转一定的角度驱动节温器13中的阀门控制三个接口的开闭，从而控制冷却循环管路是大循环还是小循环。

优选的，如图1所示，供热器6设置在储水箱5的内壁上、且供热器6位于储水箱5的下半部，供热器6的一端通过供热管7连接到散热器9进水口处，供热器6的另一端通过供热管7连接到节温器13与燃料电池1的管道连接处。进一步的，在本实施例中，供热器6选用板式换热器，板式换热器具有冷侧流道和热侧流道，该供热器6热侧流道的进水口和出水口分别通过供热管7连接到冷却循环管路中。进一步的，本实施例中，该供热器6的一端连接在散热器9的进水口处、另一端连接在节温器13与散热器9出水口的连接处，即大循环管路10；在其他实施例中，该供热器6也可以连接在小循环管路11中。

优选的，如图1所示，冷却循环管路还包括与大循环管路10连通的膨胀罐14；燃料电池1内还设置有第一温度传感器101，第一温度传感器101与控制组件通讯连接。在本实施例中，膨胀罐14为冷却循环管路中补水；第一温度传感器101用来检测燃料电池1内的温度，反馈给控制组件进而控制节温器13中三个接口的开闭。

优选的，如图1所示，储水箱5包括第一排水管501、该第一排水管501上安装有第一电磁排水阀502，储水箱5的侧壁上设有第二温度传感器504与第一高液位传感器503、且第二温度传感器504与第一高液位传感器503的感应端都设置在储水箱5的内部，第二温度传感器504与第一排水管501均设置在储水箱5的下半部；第二温度传感器504、第一高液位传感器503、第一电磁排水阀502均与控制组件通讯连接。进一步的，在本实施例中，储水箱5的进水口通过管路连接在水泵3的出水口上，储水箱5的排水口与第一排水管501连接。

在本实施例中，储水箱5中设置有第一高液位传感器503，该第一高液位传感器503具有实时检测报警功能，当储水箱5中液面高度接近第一高液位传感器503的位置时，第一高液位传感器503反馈给控制组件一个信号，控制组件将该信号传递到司机仪表盘上，提醒司机及时到合适位置排水；当多次报警司机未及时处理时，即储水箱5中液面高度≥第一高液位传感器503位置，此时第一高液位传感器503反馈给控制组件信号，控制组件打开第一电磁排水阀502，储水箱5中的水通过第一排水管501排出，当储水箱5中的液位回落到第一高液位传感器503的位置以下时，第一高液位传感器503反馈给控制组件信号，控制组件关闭第一电磁排水阀502，并同时将信号传递到仪表盘上，再次提醒司机。

进一步的，储水箱5中设置有第二温度传感器504，该第二温度传感器504具有实时检测功能，当第二温度传感器504检测到储水箱5内水温≤5℃时，供热管7上的电磁阀8打开，即供热器6的热侧流道被接入到冷却循环管路中，冷却循环管路中的冷却介质在对燃料电池1内部降温的同时对储水箱5内的水进行加热，避免储水箱5内部结冰，避免撑裂储水箱5。

优选的，如图1所示，水气分离器2包括第二排水管202、该第二排水管202上安装有第二电磁排水阀203，水气分离器2的的侧壁上设有低液位传感器205与第二高液位传感器204、且低液位传感器205与第二高液位传感器204的感应端都设置在水气分离器2的内部，第二排水管202设置在水气分离器2的下半部；低液位传感器205、第二高液位传感器204、第二电磁排水阀203均与控制组件通讯连接。水气分离器2还包括排气管201，排气管201一端连接在水气分离器2的上半部、另一端连接燃料电池1的燃料进气装置。进一步的，在本实施例中，水气分离器2上开设有一个进水口、一个出水口、一个排水口、一个排气口，水气分离器2的进水口通过管路连接燃料电池1的阴极，水气分离器2的出水口通过管路连接水泵3的进水口，水气分离器2的排水口连接第二排水管202，水气分离器2的排气口连接排气管201，排气管201将水气分离器2中的剩余燃料排入到燃料压缩机中，从而再次进入到燃料电池1的阳极再次反应。

在本实施例中，水气分离器2中设置有低液位传感器205以及第二高液位传感器204，当第二高液位传感器204以及低液位传感器205中均无信号时(即水气分离器2中液位＜低液位传感器205位置)，此时水泵3不工作，避免剩余的燃料进入到储水箱5中；当第二高液位传感器204无信号、低液位传感器205有信号(即低液位传感器205位置≤水气分离器2中液位＜第二高液位传感器204位置)，此时水泵3工作，将水气分离器2中的水抽入到储水箱5中；当第二高液位传感器204、低液位传感器205均有信号(即水气分离器2中液位≥第二高液位传感器204位置)，水泵3工作并且第二电磁排水阀203打开，水气分离器2中的水被抽入到储水箱5的同时经过第二排水管202排出水气分离器2外。

本实用新型涉及的燃料电池车尾排水收集系统，通过燃料压缩泵将燃料压入燃料电池1的阳极处，通过空气压缩泵将空气压入燃料电池1的阴极处，燃料与氧气在燃料电池1内部发生反应，产生电流以及产生热量。第一温度传感器101检测燃料电池1中的温度，当燃料电池1内部达到某个较低温度时，第一温度传感器101反馈给控制组件一个信号，控制组件控制节温器13上的电机打开小循环管路11的接口，同时循环水泵12工作，小循环管路11中冷却介质循环对燃料电池1内部进行冷却降温；当燃料电池1内部达到某个较高温度时，第一温度传感器101反馈给控制组件一个信号，控制组件控制节温器13上的电机打开大循环管路10的接口，同时循环水泵12工作，大循环管路10中冷却介质循环对燃料电池1内部进行冷却降温，同时散热器9辅助散热。

燃料电池1中反应产生的水以及剩余的燃料从阴极进入到水气分离器2中，剩余的燃料从排气管201中流出，低液位传感器205以及第二高液位传感器204检测水气分离器2中液面的高度，当低液位传感器205、第二高液位传感器204均没有检测到信号时，水泵3不工作；当低液位传感器205有信号、第二高液位传感器204无信号，水泵3工作；当低液位传感器205、第二高液位传感器204均有信号时，水泵3工作同时第二电磁排水阀203打开，水气分离器2中的水通过水泵3进入到储水箱5中。当储水箱5的位置高于水泵3以及水气分离器2的位置、且水泵3不工作时，单向阀4避免了水泵3与储水箱5之间管路内的水回流到水泵3以及水气分离器2中。

水气分离器2中的水在水泵3的作用下进入到储水箱5中收集起来，避免水直接滴落在地面上，外部温度低的情况下结冰的现象，储水箱5中的第一高液位传感器503中有信号时，第一高液位传感器503将信号反馈给仪表盘，提醒司机及时进行排水，当多次提醒后，第一高液位传感器503将信息反馈给控制组件，控制组件打开第一电磁排水阀502，对储水箱5进行紧急排水；第二温度传感器504检测储水箱5中的水温，当水温≤5℃时，第二温度传感器504将信号反馈给控制组件，控制组件打开供热管7上的电磁阀8，供热器6的热侧流道与冷却循环管路接通，利用燃料电池1内部产生的热量对储水箱5内的水加温，避免储水箱5中的水结冰导致储水箱5撑裂。

本实用新型涉及的燃料电池车尾排水收集系统，通过在水气分离器2与储水箱5之间设置水泵3以及单向阀4，克服了水气分离器2的位置一定要高于储水箱5的位置这个技术问题，从而对整车的布局进行优化，储水箱5也起到对水气分离器2中的水进行收集的作用，避免水直接滴落到地面上结冰的现象；储水箱5中还设置有供热器6，并且供热器6通过供热管7连接到冷却循环管路中，当储水箱5中水温较低时，供热器6与冷却循环管路连通，通过燃料电池1内部的热量来对储水箱5中的水加温，避免水箱上冻甚至沿管路上行损坏水泵3以及水气分离器2。

综上，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种燃料电池车尾排水收集系统，包括燃料电池(1)、散热器(9)、连接燃料电池(1)与散热器(9)之间的冷却循环管路、储水箱(5)、以及安装在储水箱(5)与燃料电池(1)之间的水气分离器(2)，其特征在于：所述水气分离器(2)与储水箱(5)之间还依次设置有水泵(3)、以及单向阀(4)，所述燃料电池(1)与水气分离器(2)之间、水气分离器(2)与储水箱(5)之间均通过管路连通；所述储水箱(5)中还设置有供热器(6)，所述供热器(6)两端与冷却循环管路之间设置有若干根供热管(7)，任一所述供热管(7)上设置有电磁阀(8)；所述燃料电池车尾排水收集系统还包括控制组件，所述水泵(3)、电磁阀(8)与控制组件通讯连接。

2.根据权利要求1所述的燃料电池车尾排水收集系统，其特征在于：所述冷却循环管路包括节温器(13)、以及循环水泵(12)，所述循环水泵(12)的进水口与燃料电池(1)通过管路连接，所述循环水泵(12)的出水口与散热器(9)的进水口通过管路连接，所述节温器(13)设有三个接口，所述节温器(13)的三个接口分别通过管路与燃料电池(1)、散热器(9)的出水口、以及循环水泵(12)的出水口连接；所述燃料电池(1)、节温器(13)、散热器(9)、以及循环水泵(12)之间构成大循环管路(10)，所述燃料电池(1)、节温器(13)、以及循环水泵(12)之间构成小循环管路(11)；所述节温器(13)、循环水泵(12)均与控制组件通讯连接。

3.根据权利要求2所述的燃料电池车尾排水收集系统，其特征在于：所述供热器(6)设置在储水箱(5)的内壁上、且供热器(6)位于储水箱(5)的下半部，所述供热器(6)的一端通过供热管(7)连接到散热器(9)进水口处，所述供热器(6)的另一端通过供热管(7)连接到节温器(13)与燃料电池(1)的管道连接处。

4.根据权利要求2所述的燃料电池车尾排水收集系统，其特征在于：所述冷却循环管路还包括与大循环管路(10)连通的膨胀罐(14)；所述燃料电池(1)内还设置有第一温度传感器(101)，所述第一温度传感器(101)与控制组件通讯连接。

5.根据权利要求1所述的燃料电池车尾排水收集系统，其特征在于：所述储水箱(5)包括第一排水管(501)、该第一排水管(501)上安装有第一电磁排水阀(502)，所述储水箱(5)的侧壁上设有第二温度传感器(504)与第一高液位传感器(503)、且第二温度传感器(504)与第一高液位传感器(503)的感应端都设置在储水箱(5)的内部，所述第二温度传感器(504) 与第一排水管(501)均设置在储水箱(5)的下半部；所述第二温度传感器(504)、第一高液位传感器(503)、第一电磁排水阀(502)均与控制组件通讯连接。

6.根据权利要求1所述的燃料电池车尾排水收集系统，其特征在于：所述水气分离器(2)包括第二排水管(202)、该第二排水管(202)上安装有第二电磁排水阀(203)，所述水气分离器(2)的侧壁上设有低液位传感器(205)与第二高液位传感器(204)、且低液位传感器(205)与第二高液位传感器(204)的感应端都设置在水气分离器(2)的内部，所述第二排水管(202)设置在水气分离器(2)的下半部；所述低液位传感器(205)、第二高液位传感器(204)、第二电磁排水阀(203)均与控制组件通讯连接。

7.根据权利要求6所述的燃料电池车尾排水收集系统，其特征在于：所述水气分离器(2)还包括排气管(201)，所述排气管(201)一端连接水气分离器(2)的上半部、另一端连接燃料电池(1)的燃料进气装置。

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