CN217773280U - 汽水分离器及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种汽水分离器及燃料电池，其中，汽水分离器包括：分离箱，分离箱内形成有分离腔，分离箱包括进气部、分离部以及排气部，分离部位于进气部与排气部之间；进气部开设有进气口，排气部开设有排气口，进气口和排气口分别与分离腔相连通；波形扰流板，波形扰流板具有多个，多个波形扰流板间隔设置于分离腔内，且多个波形扰流板均位于分离部；多个波形扰流板的波纹均沿分离部的长度方向延伸；蓄水箱，蓄水箱位于分离箱的下方，蓄水箱设有连接管道，连接管道与分离箱连接，蓄水箱设有排水口。本实用新型的技术方案可以确保汽水分离器的分离性能，同时降低汽水分离器的流阻，提高燃料电池的性能。

Description

汽水分离器及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种汽水分离器及燃料电池。

背景技术

在燃料电池中，进入电堆中的氢气有很大一部分并未参与氢氧化学反应，为了提高氢气的利用率，这部分氢气在引射器和氢气循环泵的作用下通过循环回路进入电堆阳极入口前的引射器中，并与储氢罐排出的氢气混合后进入电堆中；随着运行时间延续，电堆阳极中的氢气不可避免进入或产生杂质，同时阳极侧由于氢气进气加湿冷凝、阴极化学反应生成的水渗透、出口毛细作用倒吸等原因导致电堆内部堵水，影响燃料电池电堆性能。

目前，一般采用折流式汽水分离器来分离燃料电池电堆出口气体中的水蒸气，折流式汽水分离器内设有多个交错设置的折流板，由于气体需要经多个折流板的阻挡导流作用而不断改变流动方向来实现汽水分离，在这个过程中，会使汽水分离器的流阻变大，导致燃料电池的性能下降。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种汽水分离器，旨在确保汽水分离器的分离性能，同时降低汽水分离器的流阻，提高燃料电池的性能。

为实现上述目的，本实用新型提出的汽水分离器，包括：

分离箱，所述分离箱内形成有分离腔，所述分离箱包括进气部、分离部以及排气部，所述分离部位于所述进气部与所述排气部之间；所述进气部开设有进气口，所述排气部开设有排气口，所述进气口和所述排气口分别与所述分离腔相连通；

波形扰流板，所述波形扰流板具有多个，所述多个波形扰流板间隔设置于所述分离腔内，且所述多个波形扰流板均位于所述分离部；所述多个波形扰流板的波纹均沿所述分离部的长度方向延伸；

蓄水箱，所述蓄水箱位于所述分离箱的下方，所述蓄水箱设有连接管道，所述连接管道与所述分离箱连接，所述蓄水箱设有排水口。

可选地，所述分离箱包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述进气部包括导流板和进气板，所述进气口设置于所述进气板，所述进气板的一端与所述第一侧壁连接，所述进气板的另一端往远离所述分离部的方向延伸；所述导流板的一端与所述进气板远离所述分离部的一端连接，所述导流板的另一端与所述第二侧壁连接，且所述导流板向靠近所述分离部的方向倾斜设置，引导气体从所述进气口往靠近所述分离部的方向流动。

可选地，所述汽水分离器还包括扰流隔板，所述扰流隔板设置于所述分离腔内，且所述扰流隔板位于所述分离部和所述排气部之间。

可选地，所述扰流隔板设置于所述分离箱的底板，所述扰流隔板与所述分离箱的内壁之间形成供气体或液体流通的导流间隙。

可选地，所述扰流隔板为矩形板，且所述扰流隔板的四个拐角均为倒圆角。

可选地，所述分离箱的底板从所述进气部向所述排气部向下倾斜；所述分离箱的底板开设有排水孔，所述排水孔位于所述排气部，所述排水孔与所述连接管道连接。

可选地，所述分离箱和所述波形扰流板的材质均为不锈钢材质，所述蓄水箱的材质为透明亚克力材质。

可选地，所述多个波形扰流板均竖直设置于所述分离箱的底部。

可选地，所述汽水分离器还包括排水电磁阀，所述排水电磁阀与所述排水口连接。

本实用新型还提出一种燃料电池，包括如上述的汽水分离器。

本实用新型的技术方案通过将多个波形扰流板间隔设置于分离腔内，且多个波形扰流板均位于分离部，多个波形扰流板的波纹均沿分离部的长度方向延伸；气体从进气部的进气口进入分离腔后，会沿着分离部的长度方向流动，每两个波形扰流板之间会形成波形流动间隙，气体在波形流动间隙内流动时，一方面，会受到波形扰流板的波纹扰流作用，气体的流动速度会下降，便于水蒸气在波形扰流板上液化成水珠，另一方面，气体沿波形流动间隙的流动距离大于沿分离部直流的流动距离，即导致气体在汽水分离器中流动所消耗的时间增多，确保水蒸气有足够的时间液化成水珠，两者相结合，即可确保汽水分离器的分离性能；此外，相比于折流式汽水分离器的折流板，波形扰流板的波纹不用强行阻隔气体的流动而改变气体的流动方向，而是引导气体沿弧形轨迹流动，即可减小汽水分离器的流阻，确保气体的正常流速，从而提高燃料电池的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型汽水分离器一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型汽水分离器一实施例的分离箱的结构示意图。

图3为本实用新型汽水分离器一实施例的波形扰流板的结构示意图。

图4为本实用新型汽水分离器一实施例的蓄水箱的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	分离箱	106	导流板
101	进气部	107	进气板
				101a	进气口	20	波形扰流板
102	分离部	30	蓄水箱
				103	排气部	301	连接管道
103a	排气口	40	扰流隔板
				104	第一侧壁	50	排水电磁阀
105	第二侧壁

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种汽水分离器。

在本实用新型一实施例中，请一并参阅图1、图2及图3，该汽水分离器包括：

分离箱10，分离箱10内形成有分离腔，分离箱10包括进气部101、分离部102以及排气部103，分离部102位于进气部101与排气部103之间；进气部101开设有进气口101a，排气部103开设有排气口103a，进气口101a和排气口103a分别与分离腔相连通；

波形扰流板20，波形扰流板20具有多个，多个波形扰流板20间隔设置于分离腔内，且多个波形扰流板20均位于分离部102；多个波形扰流板20的波纹均沿分离部102的长度方向延伸；

蓄水箱30，蓄水箱30位于分离箱10的下方，蓄水箱30设有连接管道301，连接管道301与分离箱10连接，蓄水箱30设有排水口；

本实用新型的技术方案通过将多个波形扰流板20间隔设置于分离腔内，且多个波形扰流板20均位于分离部102，多个波形扰流板20的波纹均沿分离部102的长度方向延伸；气体从进气部101的进气口101a进入分离腔后，会沿着分离部102的长度方向流动，每两个波形扰流板20之间会形成波形流动间隙，气体在波形流动间隙内流动时，一方面，会受到波形扰流板20的波纹扰流作用，气体的流动速度会下降，便于水蒸气在波形扰流板20上液化成水珠，另一方面，气体沿波形流动间隙的流动距离大于沿分离部102直流的流动距离，即导致气体在汽水分离器中流动所消耗的时间增多，确保水蒸气有足够的时间液化成水珠，两者相结合，即可确保汽水分离器的分离性能；此外，相比于折流式汽水分离器的折流板，波形扰流板20的波纹不用强行阻隔气体的流动而改变气体的流动方向，而是引导气体沿弧形轨迹流动，即可减小汽水分离器的流阻，确保气体的正常流速，从而提高燃料电池的性能。

具体地，请参阅图2，分离箱10包括相对的第一侧壁104和第二侧壁105，进气部101包括导流板106和进气板107，进气口101a设置于进气板107，进气板107的一端与第一侧壁104连接，进气板107的另一端往远离分离部102的方向延伸；导流板106的一端与进气板107远离分离部102的一端连接，导流板106的另一端与第二侧壁105连接，且导流板106向靠近分离部102的方向倾斜设置，引导气体从进气口101a往靠近分离部102的方向流动，由于进气口101a的大小有限，气体从进气口101a进入分离腔后会沿各种不同的方向扩散，不利气体沿波形扰流板20流动，此时，通过将导流板106的一端与进气板107远离分离部102的一端连接，导流板106的另一端与第二侧壁105连接，且导流板106向靠近分离部102的方向倾斜设置，气体从进气口101a进入分离腔后，会先受导流板106的导流作用，而统一气体的流动方向，便于气体沿波形扰流板20流动，从而提高汽水分离器的分离性能。

具体地，请参阅图2，汽水分离器还包括扰流隔板40，扰流隔板40设置于分离腔内，且扰流隔板40位于分离部102和排气部103之间，为了进一步确保汽水分离的充分性，气体中的部分水蒸气在波形扰流板20液化成水珠后，流动至扰流隔板40，气体中剩余的水蒸气会在在扰流隔板40液化成水珠，实现双重汽水分离的作用，从而进一步提高汽水分离器的分离性能；

其中，扰流隔板40设置于分离箱10的底板，扰流隔板40与分离箱10的内壁之间形成供气体或液体流通的导流间隙，确保气体和液体流动至排气部103，便于气体或液体的排出。

此外，扰流隔板40为矩形板，且扰流隔板40的四个拐角均为倒圆角，由于气体需要从扰流隔板40与分离箱10的内壁之间的导流间隙流过，而倒圆角可以提高气体流动的流畅性，确保气体顺利流过扰流隔板40。

具体地，请参阅图4，分离箱10的底板从进气部101向排气部103向下倾斜；分离箱10的底板开设有排水孔，排水孔位于排气部103，排水孔与连接管道301连接，水受重力作用会沿波形扰流板20流到分离箱10的底部，由于分离箱10的底板从进气部101向排气部103向下倾斜，即水可以汇聚到排气部103，而排水孔位于排气部103，且排水孔与连接管道301连接，即水可以从排水孔沿连接管道301流到蓄水箱30内，一方面，便于蓄水箱30收集水，另一方面，可以防止水在分离腔内堆积过多，对汽水分离器造成不利的影响。

具体地，分离箱10和波形扰流板20的材质均为不锈钢材质，由于燃料电池排出的气体中包含氢气，而氢气具有一定的腐蚀性，不锈钢材质的抗腐蚀性能优越，可以提高分离箱10和波形扰流板20的使用寿命，此外，固体表面水分子的吸附能力由水分子特性和固体表面键能决定，而不锈钢材质属于亲水性固体，水在不锈钢材质的表面容易形成水膜，有利于吸附小水滴，从而可以提高波形扰流板20的吸水性能；蓄水箱30的材质为透明亚克力材质，便于观测汽水分离器的分离效果；

具体地，请参阅图3，多个波形扰流板20均竖直设置于分离箱10的底部，便于水蒸气液化后沿波形扰流板20流动至分离箱10的底部，可以提高汽水分离器的分离性能。

具体地，请参阅图4，汽水分离器还包括排水电磁阀50，排水电磁阀50与排水口连接，排水电磁阀50设有出水口，可以通过排水电磁阀50控制蓄水箱30进行排水，操作简单便捷，从而提高汽水分离器的排水效率。

本实用新型还提出一种燃料电池，该燃料电池包括汽水分离器，该汽水分离器的具体结构参照上述实施例，由于该燃料电池采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽水分离器，其特征在于，包括：

分离箱，所述分离箱内形成有分离腔，所述分离箱包括进气部、分离部以及排气部，所述分离部位于所述进气部与所述排气部之间；所述进气部开设有进气口，所述排气部开设有排气口，所述进气口和所述排气口分别与所述分离腔相连通；

波形扰流板，所述波形扰流板具有多个，所述多个波形扰流板间隔设置于所述分离腔内，且所述多个波形扰流板均位于所述分离部；所述多个波形扰流板的波纹均沿所述分离部的长度方向延伸；

蓄水箱，所述蓄水箱位于所述分离箱的下方，所述蓄水箱设有连接管道，所述连接管道与所述分离箱连接，所述蓄水箱设有排水口。

2.如权利要求1所述的汽水分离器，其特征在于，所述分离箱包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述进气部包括导流板和进气板，所述进气口设置于所述进气板，所述进气板的一端与所述第一侧壁连接，所述进气板的另一端往远离所述分离部的方向延伸；所述导流板的一端与所述进气板远离所述分离部的一端连接，所述导流板的另一端与所述第二侧壁连接，且所述导流板向靠近所述分离部的方向倾斜设置，引导气体从所述进气口往靠近所述分离部的方向流动。

3.如权利要求1所述的汽水分离器，其特征在于，所述汽水分离器还包括扰流隔板，所述扰流隔板设置于所述分离腔内，且所述扰流隔板位于所述分离部和所述排气部之间。

4.如权利要求3所述的汽水分离器，其特征在于，所述扰流隔板设置于所述分离箱的底板，所述扰流隔板与所述分离箱的内壁之间形成供气体或液体流通的导流间隙。

5.如权利要求4所述的汽水分离器，其特征在于，所述扰流隔板为矩形板，且所述扰流隔板的四个拐角均为倒圆角。

6.如权利要求1所述的汽水分离器，其特征在于，所述分离箱的底板从所述进气部向所述排气部向下倾斜；所述分离箱的底板开设有排水孔，所述排水孔位于所述排气部，所述排水孔与所述连接管道连接。

7.如权利要求1所述的汽水分离器，其特征在于，所述分离箱和所述波形扰流板的材质均为不锈钢材质，所述蓄水箱的材质为透明亚克力材质。

8.如权利要求1所述的汽水分离器，其特征在于，所述多个波形扰流板均竖直设置于所述分离箱的底部。

9.如权利要求1所述的汽水分离器，其特征在于，所述汽水分离器还包括排水电磁阀，所述排水电磁阀与所述排水口连接。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的汽水分离器。

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