CN221201227U - 一种氢燃料电池系统防水淹系统及其气水混合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氢燃料电池系统防水淹系统及其气水混合装置，涉及燃料电池系统技术领域，包括依次连接的气水混合装置、电堆、第一汽水分离器和第二汽水分离器，氢泵一端通过管路连接气水混合装置，氢泵另一端连接第二汽水分离器，第一汽水分离器和第二汽水分离器均设有排出口将水排出系统外，一种氢燃料电池系统防水淹系统的气水混合装置，包括混合管和回氢口，回氢口设置于混合管轴线方向1/2长度位置，混合管设有管壁和文丘里混合管，至少1根文丘里混合管设置于管壁内，回氢口设有至少1个回氢分支管，回氢分支管连接文丘里混合管，本申请中的技术方案由于将高温高湿氢气与低温干燥氢气混合之后再经过入堆汽水分离器分离其中水分，可以显著提高汽水分离的效果，使进堆氢气含水量显著减少。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池系统技术领域，具体涉及一种氢燃料电池系统防水淹系统及其气水混合装置。
背景技术
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。燃料电池在工作过程中，在空气侧产生大量的水，由于质子交换膜的扩散作用，空气侧生成的水会向氢气侧扩散，导致氢气侧水越积累越多。如果水不能有效排走，会导致氢气侧气体扩散层被水膜覆盖，俗称“水淹”，导致氢气不能与催化剂发生电化学反应，会造成单电池电压下降，严重会导致单电池反极。
现有技术中已有汽水分离器进行分离氢气与水，但是由于燃料电池在工作过程中，温度在70-90℃条件下工作，氢气与水容易成水雾状不能很好的分离氢气与水，一部分分离的氢气含有高温水蒸气，氢气循环回流时与电堆供氢入口的冷氢气结合会加剧液态水的生成，导致汽水分离效果严重减弱。因此现在急需开发一种新技术能将氢气腔道水及时分离出来，避免水淹发生，特此本申请提出一种氢燃料电池系统防水淹系统及其气水混合装置。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池系统防水淹系统及其气水混合装置，旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种氢燃料电池系统防水淹系统，设有电堆和氢泵，电堆和氢泵相连接形成闭合循环管路，还包括依次连接的气水混合装置、电堆、第一汽水分离器和第二汽水分离器，氢泵一端通过管路连接气水混合装置，氢泵另一端连接第二汽水分离器，第一汽水分离器和第二汽水分离器均设有排出口将水排出系统外。
在上述技术方案的基础上，第一汽水分离器和第二汽水分离器设有不同尺寸规格的气水分离腔体。
在上述技术方案的基础上，第一汽水分离器设有挡板分离腔和离心分离腔。
在上述技术方案的基础上，一种氢燃料电池系统防水淹系统的气水混合装置，包括混合管和回氢口，回氢口设置于混合管轴线方向1/2长度位置，混合管设有管壁和文丘里混合管，至少1根文丘里混合管设置于管壁内，回氢口设有至少1个回氢分支管，回氢分支管连接文丘里混合管；其中，文丘里混合管依次设有分支管入口端、分支管收缩段、混合收缩段、混合出氢段，分支管收缩段和混合收缩段分别设置于回氢分支管与文丘里混合管连接处两端，分支管收缩段内径不大于分支管入口端内径，混合收缩段内径不大于混合出氢段内径。
在上述技术方案的基础上，管壁径厚比不小于80。
在上述技术方案的基础上，回氢分支管和文丘里混合管内外直径相同。
在上述技术方案的基础上，分支管入口端与混合出氢段直径相同，或分支管入口端直径大于混合出氢段直径。
在上述技术方案的基础上，回氢分支管和文丘里混合管采用不锈钢一体成型。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型中的一种氢燃料电池系统防水淹系统及其气水混合装置与现有技术相比，通过气水混合装置将氢泵回流的高温高湿氢气与氢瓶入堆的干燥低温氢气混合，在经过气水混合装置充分混合之后会加速高温高湿氢气冷凝液化的作用，再经过进堆汽水分离器能起到更好的氢气与水的分离效果。由于高温高湿氢气经过低温干燥氢气混合之后再经过入堆汽水分离器分离其中水分之后，显著提高汽水分离的效果，其中氢气含水量显著减少，温度适当降低之后，进入70-80℃高温电堆之后，相对湿度降低，不易液化成液体水，即可以有效防止“水淹”现象发生。
附图说明
图1为本实用新型实施例中一种氢燃料电池系统防水淹系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中一种氢燃料电池系统防水淹系统的气水混合装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例气水混合装置中的文丘里混合管的剖视图。
图中：1-混合管，2-回氢口，3-回氢分支管，4-管壁，5-文丘里混合管，11-分支管入口端，12-分支管收缩段，13-混合收缩段，14-混合出氢段。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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申请中的具体含义。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
参见图1所示本实用新型实施例中一种氢燃料电池系统防水淹系统的结构示意图，该系统设有电堆和氢泵，电堆和氢泵相连接形成闭合循环管路，此外该系统还包括依次连接的气水混合装置、电堆、第一汽水分离器和第二汽水分离器，氢泵一端通过管路连接气水混合装置，氢泵另一端连接第二汽水分离器，第一汽水分离器和第二汽水分离器均设有排出口将水排出系统外。
本实施例中，第一汽水分离器和第二汽水分离器可分别设有不同尺寸规格的气水分离腔体，可对不同进出管路做差异设计，根据不同汽水分离需求对应设置。
本实施例中，第一汽水分离器设有挡板分离腔和离心分离腔进行双分离，增强气水分离效果，第二汽水分离器可以仅设挡板分离腔或离心分离腔，减小氢循环回流阻力。
参见图2为本实用新型实施例中一种氢燃料电池系统防水淹系统气水混合装置的结构示意图，包括混合管1和回氢口2，回氢口2设置于混合管1轴线方向1/2长度位置，混合管1设有管壁4和文丘里混合管5，至少1根文丘里混合管5设置于管壁4内，回氢口2设有至少1个回氢分支管3，回氢分支管3连接文丘里混合管5。
本实施例中，管壁4径厚比不小于80，以此容纳更多文丘里混合管5数量。
本实施例中，回氢分支管3和文丘里混合管5内外直径相同。
本实施例中，分支管入口端11与混合出氢段14直径相同，减小制造难度和成本，或分支管入口端11直径大于混合出氢段14直径，大进小出增强水汽分离效果。
本实施例中，氢气管路保证气密性和安全性，回氢分支管3和文丘里混合管5采用不锈钢一体成型。
参见图3为本实用新型实施例气水混合装置中的文丘里混合管的剖视图，其中文丘里混合管5依次设有分支管入口端11、分支管收缩段12、混合收缩段13、混合出氢段14，分支管收缩段12和混合收缩段13分别设置于回氢分支管3与文丘里混合管5连接处两端，分支管收缩段12内径不大于分支管入口端11内径，混合收缩段13内径不大于混合出氢段14内径。
本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种氢燃料电池系统防水淹系统，设有电堆和氢泵，电堆和氢泵相连接形成闭合循环管路，其特征在于：还包括依次连接的气水混合装置、电堆、第一汽水分离器和第二汽水分离器，氢泵一端通过管路连接气水混合装置，氢泵另一端连接第二汽水分离器，第一汽水分离器和第二汽水分离器均设有排出口将水排出系统外。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统防水淹系统，其特征在于：所述第一汽水分离器和第二汽水分离器设有不同尺寸规格的气水分离腔体。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统防水淹系统，其特征在于：所述第一汽水分离器设有挡板分离腔和离心分离腔。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种氢燃料电池系统防水淹系统的气水混合装置，其特征在于：包括混合管（1）和回氢口（2），回氢口（2）设置于混合管（1）轴线方向1/2长度位置，混合管（1）设有管壁（4）和文丘里混合管（5），至少1根文丘里混合管（5）设置于管壁（4）内，回氢口（2）设有至少1个回氢分支管（3），回氢分支管（3）连接文丘里混合管（5）；其中，文丘里混合管（5）依次设有分支管入口端（11）、分支管收缩段（12）、混合收缩段（13）、混合出氢段（14），分支管收缩段（12）和混合收缩段（13）分别设置于回氢分支管（3）与文丘里混合管（5）连接处两端，分支管收缩段（12）内径不大于分支管入口端（11）内径，混合收缩段（13）内径不大于混合出氢段（14）内径。
5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池系统防水淹系统的气水混合装置，其特征在于：所述管壁（4）径厚比不小于80。
6.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池系统防水淹系统的气水混合装置，其特征在于：所述回氢分支管（3）和文丘里混合管（5）内外直径相同。
7.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池系统防水淹系统的气水混合装置，其特征在于：所述分支管入口端（11）与混合出氢段（14）直径相同，或所述分支管入口端（11）直径大于混合出氢段（14）直径。
8.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池系统防水淹系统的气水混合装置，其特征在于：所述回氢分支管（3）和文丘里混合管（5）采用不锈钢一体成型。
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