CN219575687U - 氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，涉及氢燃料电池发动机的技术领域。本实用新型的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构包括氢气气水分离器主体，氢气气水分离器主体内设置有氢气气水分离腔，电动控制阀，氢气气水分离腔构造成包括沿着分离器氢气进口至分离器氢气出口的第一流道和第二流道，第二流道的长度大于第一流道的长度；电动控制阀包括驱动机构和挡板，驱动机构驱动所述挡板阻挡第一流道或第二流道。本实用新型的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构提高了燃料电池氢气循环利用效率，减小氢气循环泵功率损失。

Description

氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池发动机的技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构。

背景技术

如图1-3所示，现有气水分离器为单一通道结构，内部腔室呈迷宫状，由多块挡板构成。氢气从进气口进入分离器后，在内部挡板的作用下，使得气体流速下降，分离出水气并凝结成水珠进入收集器内。收集器内水达到一定量后，集中进行排放。运行时只有单一效率模式进行气水分离，水的分离量一定。在氢燃料电池系统启动初期或冷启动时，供入阳极侧的氢气湿度较低，在气水分离器只有单一迷宫腔室的作用下会使循环氢气湿度再次降低，致使氢燃料电池电堆的反应效率在较长时间内处于较低状态，同时氢气流经气水分离器内迷宫腔室增加流阻，消耗氢气循环泵功率；当循环氢气湿度在电堆最佳反应湿度时，还要流经一次气水分离器内迷宫腔室进行水气分离，会降低氢气循环利用效率。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构。

本实用新型的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，包括氢气气水分离器主体，所述氢气气水分离器主体内设置有氢气气水分离腔，所述氢气气水分离器主体上设置有与所述氢气气水分离腔连接的分离器氢气进口和分离器氢气出口，其特征在于：还包括电动控制阀，所述分离器氢气进口上设置有进口湿度传感器，所述分离器氢气出口上设置有出口湿度传感器，所述进口湿度传感器和所述出口湿度传感器与燃料电池控制单元连接，而所述燃料电池控制单元通过控制线与所述电动控制阀连接；所述氢气气水分离腔构造成包括沿着所述分离器氢气进口至所述分离器氢气出口的第一流道和第二流道，所述第二流道的长度大于所述第一流道的长度；所述电动控制阀包括驱动机构和挡板；而所述驱动机构驱动所述挡板与所述氢气气水分离腔的内壁的第一位置配合阻挡所述第一流道，或者所述挡板与所述氢气气水分离腔的内壁的第二位置配合阻挡所述第二流道。

其中，所述分离器氢气进口和分离器氢气出口设置在所述氢气气水分离器主体的上端。

其中，所述驱动机构通过驱动轴与所述挡板连接。

其中，所述驱动机构设置在所述氢气气水分离器主体上，并且所述驱动轴与所述氢气气水分离腔的内壁之间设置有密封圈。

其中，所述氢气气水分离器主体的侧壁底部设置有排水通道。

其中，所述排水通道上设置有分离器疏水口。

其中，所述分离器疏水口上设置有疏水阀。

与现有技术相比，本实用新型的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构具有以下有益效果：

1.提高燃料电池氢气循环利用效率；

2.降低符合电堆湿度要求氢气的流阻，减小氢气循环泵功率损失；

3.控制阀门与湿度传感器形成闭合回路反馈，实现可控制循环氢气湿度范围，提高氢燃料电池电堆反应效率。

附图说明

图1为现有技术中的氢燃料电池系统气水分离器结构的主视图；

图2为现有技术中的氢燃料电池系统气水分离器结构的侧视图；

图3为现有技术中的氢燃料电池系统气水分离器结构的内部结构图；

图4为实施例1的可变效率气水分离器结构的主视图；

图5为实施例1的可变效率气水分离器结构内小通道流向图；

图6为实施例1的可变效率气水分离器结构内大通道流向图；

图7为实施例1的可变效率气水分离器结构中的电动控制阀的结构示意图；

图8为实施例1的可变效率气水分离器结构的侧面剖视图；

图9为图8圈出部分的放大结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1

如图4-9所示，本实施例的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构包括氢气气水分离器主体1和电动控制阀3，所述氢气气水分离器主体1内设置具有迷宫的氢气气水分离腔。所述氢气气水分离器主体1的上端设置有与所述氢气气水分离腔连接的分离器氢气进口6和分离器氢气出口9，所述分离器氢气进口6上设置有进口湿度传感器4，所述分离器氢气出口9上设置有出口湿度传感器5，所述进口湿度传感器4和所述出口湿度传感器5与燃料电池控制单元(FCU)连接，而所述燃料电池控制单元通过控制线与所述电动控制阀3连接。所述氢气气水分离腔构造成包括沿着所述分离器氢气进口6沿着至所述分离器氢气出口9的第一流道(不经过迷宫)和第二流道(经过迷宫)，所述第二流道的长度大于所述第一流道的长度。如图7-9所示，所述电动控制阀3包括驱动机构11和挡板7，所述驱动机构11通过驱动轴与所述挡板7连接。所述驱动机构11设置在所述氢气气水分离器主体1上，并且所述驱动轴与所述氢气气水分离腔的内壁之间设置有密封圈10，而所述驱动机构11驱动所述挡板7与所述氢气气水分离腔的内壁的第一位置配合(如图6所示)阻挡所述第一流道，或者所述挡板7与所述氢气气水分离腔的内壁的第二位置配合(如图5所示)阻挡所述第二流道。如图5和6所示，所述氢气气水分离器主体1的侧壁底部设置有排水通道12，所述排水通道12上设置有分离器疏水口8，所述分离器疏水口8上设置有疏水阀2。

本实施例的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构中，氢气由分离器氢气进口6进入氢气气水分离腔，由分离器氢气出口9离开气水分离器，过程中进口湿度传感器4和出口湿度传感器5检测湿度并上传信号，FCU分析信号后将动作指令传递给电动控制阀3。由于电动控制阀挡板的存在，气水分离器内部能够形成大、小两条通道来进行气水分离。

1.气水分离器小通道运行：经进出口处湿度传感器检测，氢气湿度符合氢燃料电池电堆反应需求湿度，电动控制阀3转动，控制阀挡板7转动到如图5气水分离器小通道流向图所示位置，氢气流向如图3虚线箭头所示，直接从分离器出口9排出。

2.气水分离器大通道运行：如氢气湿度大于氢燃料电池电堆反应需求湿度，则电动控制阀挡板7运动到图6的汽水分离器大通道流向图所示位置，氢气进入分离器迷宫腔内，氢气流向如图6虚线箭头所示。

本实施例的可变效率气水分离器结构通过在现有的氢燃料电池系统氢气气水分离器结构上增加电动控制阀，使气水分离器内部迷宫腔室形成大、小两条通道，如图5所示，当气水分离器进口氢气相对湿度在80％-90％及以下时控制阀门开启小通道，氢气不经过迷宫腔室直接进入气水分离器出气口，后经氢气循环泵送入电堆，提高氢气循环利用率，降低气水分离器内氢气流阻，减小氢气循环泵损失；如图6所示，当气水分离器进口氢气相对湿度在90％以上时控制阀门开启大通道，此时氢气流入迷宫腔室进行高效率水分离，分离水后的氢气流入气水分离器出气口，经氢气循环泵进入电堆参与反应。本实施例的气水分离器结构通过控制阀门与湿度传感器形成闭合回路反馈，实现可控制循环氢气湿度范围，提高电堆反应效率。

对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，其特征在于：包括氢气气水分离器主体，所述氢气气水分离器主体内设置有氢气气水分离腔，所述氢气气水分离器主体上设置有与所述氢气气水分离腔连接的分离器氢气进口和分离器氢气出口，其特征在于：还包括电动控制阀，所述分离器氢气进口上设置有进口湿度传感器，所述分离器氢气出口上设置有出口湿度传感器，所述进口湿度传感器和所述出口湿度传感器与燃料电池控制单元连接，而所述燃料电池控制单元通过控制线与所述电动控制阀连接；所述氢气气水分离腔构造成包括沿着所述分离器氢气进口至所述分离器氢气出口的第一流道和第二流道，所述第二流道的长度大于所述第一流道的长度；所述电动控制阀包括驱动机构和挡板；而所述驱动机构驱动所述挡板与所述氢气气水分离腔的内壁的第一位置配合阻挡所述第一流道，或者所述挡板与所述氢气气水分离腔的内壁的第二位置配合阻挡所述第二流道。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，其特征在于：所述分离器氢气进口和分离器氢气出口设置在所述氢气气水分离器主体的上端。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，其特征在于：所述驱动机构通过驱动轴与所述挡板连接。

4.根据权利要求3所述的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，其特征在于：所述驱动机构设置在所述氢气气水分离器主体上，并且所述驱动轴与所述氢气气水分离腔的内壁之间设置有密封圈。

5.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，其特征在于：所述氢气气水分离器主体的侧壁底部设置有排水通道。

6.根据权利要求5所述的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，其特征在于：所述排水通道上设置有分离器疏水口。

7.根据权利要求6所述的氢燃料电池系统可变效率气水分离器结构，其特征在于：所述分离器疏水口上设置有疏水阀。