CN219481922U - 一种dmfc的气液分离结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种DMFC的气液分离器结构，能满足系统的气液分离效果在任何方向都满足分离要求，其包括气液分离器体，气液分离器体上两侧分别设置有顶部开口和底部开口，气液分离器体上设置有出气接管，出气接管上设置有尾气排出口，气液分离器体上对应出气接管设置有入口接管，入口接管设置有有气液入口，气液分离器体内设置有对应的第一气液分离挡板和第二气液分离挡板，第一气液分离挡板上设置有挡液圈，第二气液分离挡板上设置有锥形导流面，挡液圈和锥形导流面反向布置，第一气液分离挡板和第二气液分离挡板上设置有导流孔。
Description
技术领域
本实用新型涉及直接甲醇燃料电池领域，尤其是一种DMFC的气液分离结构。
背景技术
直接甲醇燃料电池（DMFC）的工作原理如图1。其阳极和阴极催化剂分别为Pt-Ru/C(或Pt-Ru黑)和Pt-C。其电极反应为
阳极：CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-
阴极：1.5O2+6e-+6H+→3H2O
电池的总反应为CH3OH+1.5O2→2H2O+CO2
DMFC在反应过程中，参与阳极循环的低浓度甲醇溶液；消耗1mol甲醇需要消耗1mol水，同时生成1mol CO2 及6mol质子和6mol电子；当阳极消耗1mol甲醇的同时，相对应阴极会消耗3/2mol氧气，生成3mol H2O。质子穿过交换膜H3O+的形式穿过，之所以在阴极会有比较多的水产生。DMFC系统化学反应过程中约将40%的能量转化成电能，其余约60%的能量则转化成热能，产生的热量大部分是通过阴极的水蒸汽带走。DMFC为了保持系统的温度稳定和系统的水平衡，系统一般需要对阴极进行散热。散热将水蒸汽冷凝成水，然后通过气液分离结构对液体和气体进行分离，分离后将水回收，将气体排向大气，同时阳极产生的CO2也需要排向大气。DMFC系统一般发电功率小，一部分用于固定式无人值守，大部分用于便携式电源。当DMFC系统用于做便携式电源时，DMFC系统随身携带在身上，其摆放方向都是变化的，之所以要求系统的气液分离效果在任何方向都满足分离要求。
DMFC的气液分离技术并不成熟，用于DMFC的气液分离器分两种场景；一种是用于固定式工作场景的气液分离器，仅需满足正直摆放时的气液分离效率，此气液分离器通过重力分离加折板分离就可满足要求。 另一种就是像充电宝一样的便携带式电源，这种气液分离器的研发处于起步阶段，需要满足任何方向的气液分离效果，此种气液分离器研发较少。
DMFC系统的气液分离结构需要满足分离效率的要求，当用于便携式电源时系统的摆放方向都是时刻变化的，而现有的DMFC系统的气液分离结构不能满足系统的摆放方向变化的要求。
发明内容
针对上述技术问题，本实用新型提供一种DMFC的气液分离器结构，能满足系统的气液分离效果在任何方向都满足分离要求。
其技术方案是这样的：一种DMFC的气液分离结构，其包括气液分离器体，所述气液分离器体上两侧分别设置有顶部开口和底部开口，所述气液分离器体上设置有出气接管，所述出气接管上设置有尾气排出口，所述气液分离器体上对应所述出气接管设置有入口接管，所述入口接管设置有有气液入口，所述气液分离器体内设置有对应的第一气液分离挡板和第二气液分离挡板，所述第一气液分离挡板上设置有挡液圈，所述第二气液分离挡板上设置有锥形导流面，所述挡液圈和所述锥形导流面反向布置，所述第一气液分离挡板和所述第二气液分离挡板上设置有导流孔。
其进一步特征在于，所述气液分离器体包括外部圆筒，所述外部圆筒两侧设置有顶部挡板和底部挡板，所述顶部挡板和所述底部挡板与所述外部圆筒形成气液分离器体，所述顶部开口设置在所述顶部挡板与所述外部圆筒间，所述底部开口设置在所述底部挡板与所述外部圆筒间；所述第一气液分离挡板的所述导流孔与所述第二气液分离挡板上的所述导流孔错开布置。
本实用新型采用上述结构，液分离器体上两侧分别设置有顶部开口和底部开口，气液分离器体上设置有出气接管，出气接管上设置有尾排出口，气液分离器体上对应所述出气接管设置有入口接管，入口接管设置有有气液入口，气液分离器体内设置有对应的第一气液分离挡板和第二气液分离挡板，第一气液分离挡板上设置有挡液圈，第二气液分离挡板上设置有锥形导流面，挡液圈和锥形导流面反向布置，第一气液分离挡板和第二气液分离挡板上设置有导流孔，根据重力分离原理，液体总是通过下端的开口流出，从而能满足系统的气液分离效果在任何方向都满足分离要求，使气液分离效率长期稳定可靠。
附图说明
图1是本实用新型DMFC的气液分离结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的B-B剖视图；
图4为DMFC的气液分离结构正摆时原理图；
图5为DMFC的气液分离结构水平摆时原理图；
图6为DMFC的气液分离结构倒置时原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步说明。
见图1，一种DMFC的气液分离结构，其包括气液分离器体1，气液分离器体1上两侧分别设置有顶部开口2-1、2-2和底部开口3-1、3-2，气液分离器体1上设置有出气接管4，出气接管4上设置有尾排出口5，气液分离器体1上对应出气接管4设置有入口接管6，入口接管6设置有有气液入口7，气液分离器1体内设置有对应的第一气液分离挡板8和第二气液分离挡板9，第一气液分离挡板8上设置有挡液圈10，第二气液分离挡板9上设置有锥形导流面11，挡液圈10和锥形导流面11反向布置，第一气液分离挡板8和第二气液分离挡板9上设置有导流孔12，根据重力分离原理，液体总是通过下端的开口流出，从而能满足系统的气液分离效果在任何方向都满足分离要求，使气液分离效率长期稳定可靠。
见图1、图2和图3，气液分离器体1包括外部圆筒1-1，外部圆筒1-1两侧设置有顶部挡板1-2和底部挡板1-3，顶部挡板1-2和底部挡板1-3与外部圆筒形1-1成气液分离器体1，顶部开口2-1、2-2设置在顶部挡板1-2与外部圆筒1-1间，底部开口3-1、3-2设置在底部挡板1-3与外部圆筒1-1间，第一气液分离挡板8的导流孔12与第二气液分离挡板9上的导流孔12错开布置，气液分离器的外形为圆柱状，在圆柱的底部有气液入口的接管，在顶部有气体排出的接管，在圆柱上下部各开有4个开口用于气体和液体的流动。圆柱内部由分离挡板及气流通道组成，本结构设计有两个分离挡板和一个挡液圈，两个分离挡板中的开孔是错开的，这样有利于气液分离，挡液圈用于挡住液体从尾排口排出；在气液入口的位置还设计有锥形导流体，引导气液混合物流向壁面而促进液体分离。
工作原理：
见图4，当系统正直摆放时，气液混合物从底部进入，由锥形体引导液体喷向圆柱壁面，经初次分离后，气体流向顶部气压低的出口，分离挡板2 和挡液圈进一步促进气液分离。分离后的液体在重力作用下沿壁面流下，从底部的4个开口流出。同时阳极产生的CO2可以从顶部的开口进入，和分离后的气体一起从尾排管排出。
见图5，当系统水平摆放时气液混合物从一端进入，由锥形体引导流体喷向圆柱壁面，经初次分离后，气体流向另一端气压低的出口，分离挡板2 和挡液圈进一步促进气液分离。分离后的液体沿壁面流向位置低的地方，再由位置低的出口流出。同时阳极产生的CO2可以从位置高的开口进入，和分离后的气体一起从尾排管排出。因整个分离结构外形是圆柱状，基本呈中心对称，只要其中心轴呈水平状态，其气液分离原理一致，其分离效率也基本一致。
见图6，当系统拿倒置时，气液混合物从顶部进入，由锥形体引导液体喷向圆柱壁面，经初次分离后，气体流向另一端气压低的出口，分离挡板2 及挡液圈进一步促进气液分离，此时的挡液圈就非常重要。分离后的液体沿壁面流向底部，从底部的出口流出。同时阳极产生的CO2可以从顶部的开口进入，经分离后一起从尾排管排出。
以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种DMFC的气液分离结构，其特征在于：其包括气液分离器体，所述气液分离器体上两侧分别设置有顶部开口和底部开口，所述气液分离器体上设置有出气接管，所述出气接管上设置有尾气排出口，所述气液分离器体上对应所述出气接管设置有入口接管，所述入口接管设置有气液入口，所述气液分离器体内设置有对应的第一气液分离挡板和第二气液分离挡板，所述第一气液分离挡板上设置有挡液圈，所述第二气液分离挡板上设置有锥形导流面，所述挡液圈和所述锥形导流面反向布置，所述第一气液分离挡板和所述第二气液分离挡板上设置有导流孔。
2.根据权利要求1所述的一种DMFC的气液分离结构，其特征在于：所述气液分离器体包括外部圆筒，所述外部圆筒两侧设置有顶部挡板和底部挡板，所述顶部挡板和所述底部挡板与所述外部圆筒形成气液分离器体，所述顶部开口设置在所述顶部挡板与所述外部圆筒间，所述底部开口设置在所述底部挡板与所述外部圆筒间。
3.根据权利要求1所述的一种DMFC的气液分离结构，其特征在于：所述第一气液分离挡板的所述导流孔与所述第二气液分离挡板上的所述导流孔错开布置。
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