CN219186189U - 一种燃料电池用气水分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池用气水分离器，包括：外壳，其一端设有进气口、另一端设有出气口；以及设置于所述外壳内的多个隔板，各所述隔板间隔设置于所述进气口与所述出气口之间，且所述隔板一一上下相对错开设置以形成多次弯折的气体流道，所述隔板的表面设有倾斜的排水沟槽。本实用新型的有益效果：通过多个隔板进行多次折流分离出液态水，并在隔板上设置排水沟槽将分离出的液态水快速下排，减少被气体带走的液态水，提高气水分离效率，能够满足燃料电池系统正常运行反应气继续循环使用汽水分离的需求；内部采用纯隔板式分离方式，隔板上下错开高度低，使该气水分离器体积减小，在燃料电池系统布置时能够节省空间和系统总高度。

Description

一种燃料电池用气水分离器

技术领域

本实用新型涉及气水分离设备技术领域，尤其涉及一种燃料电池用气水分离器。

背景技术

气水分离器常常用于燃料电池阴阳极反应混合气的气水分离，燃料电池阴阳极反应气进入电堆时对湿度有相关要求，有一定湿度但不能有液态水，实际燃料电池反应会生成大量水，随未反应完全的反应气离开电堆。阳极进行气水分离后，燃料反应气继续循环使用，阴极汽水分离后，将分离出的水供给增湿装置，气体排出，在实际应用中可能分离出来的水不能够及时流入储水槽便被高速的气流再次带走，造成已分离出的液态水再次随气体逸出，导致汽水分离器整体分离效率降低，无法满足使用。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决目前燃料电池的尾气分离出来的水不能够及时流入储水槽便被高速的气流再次带走导致汽水分离器整体分离效率降低的问题，本实用新型的实施例提供了一种燃料电池用气水分离器。

本实用新型的实施例提供一种燃料电池用气水分离器，包括：

外壳，其一端设有进气口、另一端设有出气口；

以及设置于所述外壳内的多个隔板，各所述隔板间隔设置于所述进气口与所述出气口之间，且所述隔板一一上下相对错开设置以形成多次弯折的气体流道，所述隔板的表面设有倾斜的排水沟槽。

进一步地，所述隔板的两侧面均为向外凸出的人字形坡面。

进一步地，所述排水沟槽呈倒置的V字形。

进一步地，所述隔板上排水沟槽上的排水沟槽数量为多个，多个所述排水沟槽沿着高度方向间隔设置。

进一步地，还包括导流板，所述导流板上设有滤孔，所述导流板一端朝向所述隔板延伸、另一端朝向所述进气口延伸，以使所述导流板之下形成储水槽。

进一步地，距离所述进气口最近的两隔板依次为第一隔板和第二隔板，所述第一隔板上端与所述外壳上部固定连接，所述导流板中部穿过所述第一隔板下方，且一端连接所述第二隔板、另一端连接所述外壳内壁。

进一步地，所述导流板靠近所述第二隔板一端水平设置且设有所述滤孔，所述导流板远离所述第二隔板一端向上倾斜。

进一步地，所述第二隔板底部延伸至所述外壳的底面，且所述第二隔板底部设有多个过水孔。

进一步地，所述外壳的底面由所述出气口朝向所述进气口一端朝下倾斜设置，且所述外壳的底面设有过渡阶梯，所述第二隔板设于所述过渡阶梯的上方。

进一步地，所述出气口位于所述外壳的顶部，所述外壳内位于所述出气口的下方设有阻流挡板，靠近所述出气口的一所述隔板为第三隔板，所述第三隔板下端折弯形成折弯挡板，所述折弯挡板延伸至所述阻流挡板的下方

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本实用新型的一种燃料电池用气水分离器，通过多个隔板对待分离气体进行多次折流分离出液态水，并在隔板上设置排水沟槽将分离出的液态水快速下排，使分离中的液态水更好更快流走，减少被气体带走的液态水，提高气水分离效率，能够满足燃料电池系统正常运行反应气继续循环使用汽水分离的需求。

2、本实用新型的一种燃料电池用气水分离器，内部采用纯隔板式分离方式，隔板上下错开高度低，使该气水分离器体积减小，在燃料电池系统布置时能够节省空间和系统总高度。

3、本实用新型的一种燃料电池用气水分离器，气体混合气从进气口进入，经过隔板后分离出的水沿隔板的人字形坡面向该隔板的边缘流动，进而流进设置其上的排水沟槽，然后沿排水沟槽向外壳内壁一侧流动，根据流体流动特性(在流体流动方向上，越靠近外壳内壁流体流速越慢)，因此，分离出的水会沿外壳内壁或隔板外边缘快速向下流动而汇集于储水槽而不被气流带走，从而进一步确保本实用新型的分离效率。

附图说明

图1是本实用新型一种燃料电池用气水分离器的立体图；

图2是本实用新型一种燃料电池用气水分离器的内部结构图；

图3是本实用新型一种燃料电池用气水分离器的剖视图；

图4是图2中第一隔板4的示意图；

图5是图2中第二隔板5的示意图。

图中：1-外壳、2-进气口、3-出气口、4-第一隔板、5-第二隔板、6-第三隔板、7-导流板、8-折弯挡板、9-阻流挡板、10-储水槽、11-滤孔、12-过渡阶梯、13-排水沟槽、14-人字形坡面、15-排水口、16-阀孔、17-过水孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本实用新型的基本了解，但并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,本实用新型中涉及到电路和电子元器件以及模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本实用新型保护的内容也不涉及对于内部结构和方法的改进。

进一步需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“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,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1、2和3，本实用新型的实施例提供了一种燃料电池用气水分离器，应用于燃料电池系统，对燃料电池的尾气进行进气分离，该燃料电池用气水分离器主要包括外壳1、多个隔板和导流板7。

如图2所示，外壳1近似为梯形的箱体，外壳1内部呈中空设置。外壳1，其一端设有进气口2、另一端设有出气口3。进气口2和出气口3均为管状接头，其中进气口2位于外壳1的右侧面的上部，与外壳1内部连通；出气口3位于外壳1顶部且靠近左侧。

隔板的数量设置为多个，具体可以根据实际应用时待分离的燃料电池尾气的排量来确定。如本实施例中隔板的数量为三个，分别为第一隔板4、第二隔板5和第三隔板6，可以理解的是，在其他实施例中隔板的数量可以设置更多。

各隔板设置于外壳1内。具体的，各隔板间隔设置于进气口2与出气口3之间，优选的，隔板竖直设置，还可以将各隔板等间距间隔设置。并且隔板一一上下相对错开设置以形成多次弯折的气体流道。对于任意相邻的两隔板，其中一隔板上端与外壳1的上壁固定连接、下端与外壳1的下壁分离，其中另一隔板下端与外壳1的下壁固定连接、上端与外壳1的上壁分离，这样通过所有隔板的阻挡作用形成近似为波浪形的气流通道。

如图4和5所示，隔板的表面设有倾斜的排水沟槽13，排水沟槽13相对隔板的表面凹陷设置，使隔板表面分离出的液态水可沿着排水沟槽13汇合并迅速流下。一般的，为了使液态水更快的流下，隔板上排水沟槽13上的排水沟槽13数量可以设置为多个，多个排水沟槽13沿着高度方向间隔设置，如均匀间隔设置，这样隔板的表面分离出的液态水可由多个排水沟槽13同时流下，进一步提升排水速度。当然，在实际应用中，排水沟槽13也可沿水平朝向外壳1内壁一侧延展，并至少一端延展至外壳1内壁或尽可能靠近外壳1内壁。

关于排水沟槽13的形状可以设置为多种形式，如设置为X形或倒置的V字形。本实施例中排水沟槽13呈倒置的V字形，排水沟槽13相对隔板的中线对称设置，隔板的表面分离出的液态水沿着排水沟槽13由隔板前后两侧流下。

在一些实施例中，隔板的两侧面均为向外凸出的人字形坡面14，如本实施例中人字形坡面14呈钝角设置，这样使隔板的表面接触面积增大，来提升汽水分离效率。

导流板7设置于外壳1内的下部，导流板7上设有滤孔11，导流板7一端朝向隔板延伸、另一端朝向进气口2延伸，以使导流板7之下形成储水槽10。这里导流板7左侧一端固定连接第二隔板5、右侧一端固定连接外壳1的右侧壁。储水槽10底部设有排水口15，由隔板上的液态水快速流下后经过滤孔11流入储水槽10，再由排水口15排出。

在实际应用中，气体混合气从进气口2进入，经过隔板后分离出的水沿隔板的人字形坡面14向该隔板的边缘流动，进而流进设置其上的排水沟槽13，然后沿排水沟槽13向外壳1内壁一侧流动，根据流体流动特性(在流体流动方向上，越靠近外壳1内壁流体流速越慢)，因此，分离出的水会沿外壳1内壁或隔板外边缘快速向下流动而汇集于储水槽10而不被气流带走，从而进一步确保本实用新型的分离效率。

距离进气口2最近的两隔板依次为第一隔板4和第二隔板5，第一隔板4上端与外壳1上部固定连接，导流板7中部穿过第一隔板4下方，且一端连接第二隔板5、另一端连接外壳1内壁。导流板7靠近第二隔板5一端水平设置且设有滤孔11，导流板7靠近外壳1内壁一端向上倾斜。第二隔板5底部延伸至外壳1的底面，并与外壳1的底面固定连接，

且第二隔板5底部设有多个过水孔17。过水孔17的位置低于导流板7靠左一端，使过水孔17左侧的液态水流过过水孔17后直接流入储水槽10，且避免尾气直接由过水孔17穿过第二隔板5影响汽水分离。

由进气口2进入的尾气在导流板7的导流作用下，依次接触第一隔板4和第二隔板5，尾气中的水分在第一隔板4和第二隔板5的表面分离出液态水，分离出的液态水由导流板7上的滤孔11流到储水槽10内。并且第二隔板5与出气口3之间的隔板分离出的液态水沿着外壳1的底面由过水孔17流入储水槽10。

如图2所示，外壳1的底面靠近进气口2一端朝下倾斜设置，且外壳1的底面设有过渡阶梯12，第二隔板5下端固定于过渡阶梯12的上方，这样使汇集到外壳1底面上的液态水迅速流到储水槽10内。

考虑到燃料电池中氢气与空气反应产生的尾气中存在氮气杂质，外壳1顶部位于滤孔11的上方设有阀孔16，阀孔16用于安装氮气阀，以便定期将外壳1内汇集的氮气排出。

另外，继续如图2所示，外壳1内位于出气口3的下方设有阻流挡板9，靠近出气口3的一隔板为第三隔板6，第三隔板6上端固定连接外壳1内壁、下端折弯形成折弯挡板8，折弯挡板8延伸至阻流挡板9的下方。阻流隔板水平设置且一端与外壳1左侧臂固定连接，折弯挡板8水平折弯且延伸至阻流挡板9右端的下方，这样由折弯挡板8下方流过的气流在上升时被阻流挡板9阻挡，然后气流再由折弯挡板8上方流动至阻流挡板9上方，最后由阻流挡板9上方流动至出气口3。

如图3所示，上述燃料电池用气水分离器工作时，尾气沿着图中箭头方向流动。具体的，燃料电池的尾气由进气口2输入外壳1内，尾气为带有液态水的高温氢气，尾气中大部分的液态水在接触第一隔板4和第二隔板5时被分离出来，且分离出来的液态水沿着第一隔板4和第二隔板5表面向下流动，液态水在流动到排水沟槽13后沿着排水沟槽13迅速流下，然后通过滤孔11流至储水槽10。此后尾气依次流过第三隔板6和阻流挡板9，尾气中剩余的液态水被继续分离，并且分离出的液态水沿着外壳1的底面流动至储水槽10内。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解的是，它们是相对的概念，可以根据使用、放置的不同方式而相应地变化，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池用气水分离器，其特征在于，包括：

外壳，其一端设有进气口、另一端设有出气口；

以及设置于所述外壳内的多个隔板，各所述隔板间隔设置于所述进气口与所述出气口之间，且所述隔板一一上下相对错开设置以形成多次弯折的气体流道，所述隔板的表面设有倾斜的排水沟槽。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：所述隔板的两侧面均为向外凸出的人字形坡面。

3.如权利要求1所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：所述排水沟槽呈倒置的V字形。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：所述隔板上排水沟槽上的排水沟槽数量为多个，多个所述排水沟槽沿着高度方向间隔设置。

5.如权利要求1-3任意一项所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：还包括导流板，所述导流板上设有滤孔，所述导流板一端朝向所述隔板延伸、另一端朝向所述进气口延伸，以使所述导流板之下形成储水槽。

6.如权利要求5所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：距离所述进气口最近的两隔板依次为第一隔板和第二隔板，所述第一隔板上端与所述外壳上部固定连接，所述导流板中部穿过所述第一隔板下方，且一端连接所述第二隔板、另一端连接所述外壳内壁。

7.如权利要求6所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：所述导流板靠近所述第二隔板一端水平设置且设有所述滤孔，所述导流板远离所述第二隔板一端向上倾斜。

8.如权利要求7所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：所述第二隔板底部延伸至所述外壳的底面，且所述第二隔板底部设有多个过水孔。

9.如权利要求6-8任意一项所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：所述外壳的底面由所述出气口朝向所述进气口一端朝下倾斜设置，且所述外壳的底面设有过渡阶梯，所述第二隔板设于所述过渡阶梯的上方。

10.如权利要求1-3或6-8任意一项所述的一种燃料电池用气水分离器，其特征在于：所述出气口位于所述外壳的顶部，所述外壳内位于所述出气口的下方设有阻流挡板，靠近所述出气口的一所述隔板为第三隔板，所述第三隔板下端折弯形成折弯挡板，所述折弯挡板延伸至所述阻流挡板的下方。

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