本实用新型专利技术提供了一种用于燃料电池系统的水分离装置。水分离装置的第一阀和第二阀在处于第二状态时使入口通道、旁通通道和出口通道连通并使分离室与入口通道、旁通通道和出口通道隔离开。设置在排放通道中的抽吸装置在第一阀和第二阀处于第二状态时将水从分离室中抽出。根据本实用新型专利技术的水分离装置能够在排水时能够使经过其的再循环流与分离室隔离开，这防止了流中的燃料气体通过排放通道离开水分离装置，从而减少燃料气体的浪费、维持阳极侧的压力稳定并且保证燃料电池系统的安全可靠运行。本实用新型专利技术还提供了一种用于燃料电池系统的燃料气体供给系统，以及一种燃料电池系统。
【技术实现步骤摘要】
水分离装置、燃料气体供给系统及燃料电池系统
本技术涉及燃料电池系统，尤其涉及用于燃料电池系统的水分离装置以及包括这种水分离装置的燃料气体供给系统和燃料电池系统。
技术介绍
利用燃料气体与氧化气体的电化学反应发电的燃料电池系统被日益广泛地用来提供电力，尤其是在电动车领域中。在燃料电池系统工作期间，产物水、未消耗的燃料气体(例如氢气)和副产物(例如氮气)会累积在燃料电池堆叠的阳极侧的输出端。通常通过燃料气体再循环装置使未消耗的燃料气体再循环返回到燃料气体喷射装置，以再次供应到燃料电池堆叠，从而提高燃料电池系统的工作效率。但是，在此之前需要从包括产物水、未消耗的燃料气体和副产物的再循环流中移除水，以提高燃料气体的浓度并防止在燃料电池堆叠的流场通道或燃料气体喷射器内发生水堵塞，从而防止燃料电池系统效率降低或发生故障。一种已知的方法是使再循环流通过水分离装置来移除再循环流中的水。传统的水分离装置通常包括分离室以及与分离室连通的入口通道和出口通道，其中分离室用于在再循环流经过其时从再循环流中移除水。再循环流从入口通道进入水分离装置，经过分离室并由出口通道从水分离装置排出。传统的水分离装置还具有排放通道，其与分离室连通以用于将水从分离室排出。排放通道中设置有排水阀，其在分离室中的水积累到一定量时打开，使得积累的水在再循环流中的气体(包括燃料气体)的压力作用下从排放通道排出水分离装置，例如排出到燃料电池系统的排气管中。但是，对于传统的水分离装置，在排水的过程中，燃料气体会与水一起被从排放通道排出，这会导致燃料气体浪费，进而导致燃料电池系统的燃料利用效率降低。另外，再循环流中的气体从排放通道排出还会导致燃料电池堆叠阳极侧的压力发生波动，这会降低燃料电池的性能表现。另外，当燃料气体从排放通道排出到燃料电池系统的排气管中时，会导致排气管内燃料气体的浓度变大。由于排气管中存在氧气，因此会带来与安全相关的风险(例如在排气管中发生爆炸)。因此，迫切需要对现有的水分离装置进行改进以克服上述缺陷。
技术实现思路
本技术的一个目的在于克服现有技术的至少一种缺陷，提供一种新型的水分离装置。根据本技术的一方面，提供一种用于燃料电池系统的水分离装置，包括：第一分离室，所述第一分离室用于在再循环流经过所述第一分离室时从所述再循环流中移除水；分别与所述第一分离室连通的入口通道和出口通道；以及第一排放通道，所述第一排放通道与所述第一分离室连通，以用于将水从所述第一分离室中排出；其特征在于，所述水分离装置还包括：具有第一端和第二端的旁通通道，所述旁通通道通过第一端与所述入口通道连通，并且通过所述第二端与所述出口通道连通；设置在所述入口通道与所述旁通通道之间的第一阀以及设置在所述出口通道与所述旁通通道之间的第二阀，所述第一阀和所述第二阀能够在第一状态和第二状态之间切换，所述第一阀和所述第二阀在处于所述第一状态时使所述入口通道、所述第一分离室和所述出口通道连通并使所述旁通通道与所述入口通道、所述第一分离室和所述出口通道隔离开，并且在处于所述第二状态时使所述入口通道、所述旁通通道和所述出口通道连通并使所述第一分离室与所述入口通道、所述旁通通道和所述出口通道隔离开；以及设置在所述第一排放通道中的第一抽吸装置，所述第一抽吸装置用于在所述第一阀和所述第二阀处于所述第一状态时封闭所述第一排放通道，并且在所述第一阀和所述第二阀处于所述第二状态时将水从所述第一分离室中抽出。优选地，所述第一抽吸装置是电动水泵。优选地，所述第一抽吸装置包括设置在所述第一排放通道中的第一排放阀以及与所述第一排放通道连通的第一文丘里管，当所述第一阀和所述第二阀处于所述第一状态时，所述第一排放阀封闭所述第一排放通道，当所述第一阀和所述第二阀处于所述第二状态时，所述第一排放阀打开所述第一排放通道并且所述第一文丘里管在所述第一排放通道中产生负压以将水从所述第一分离室中抽出。优选地，所述第一文丘里管包括设置在其中的喉部，并且所述第一排放通道的出口在所述第一文丘里管的喉部下游连接到所述第一文丘里管。优选地，所述水分离装置还包括：第二分离室，所述第二分离室在所述旁通通道的所述第一端和所述第二端之间连通到所述旁通通道，并且用于在所述再循环流经过所述第二分离室时从所述流中移除水；第二排放通道，所述第二排放通道与所述第二分离室连通，以用于将水从所述第二分离室中排出；以及设置在所述第二排放通道中的第二抽吸装置，所述第二抽吸装置用于在所述第一阀和所述第二阀处于所述第一状态时将水从所述第二分离室中抽出，并且在所述第一阀和所述第二阀处于所述第二状态时封闭所述第二排放通道。优选地，所述第二抽吸装置是电动水泵。优选地，所述第二抽吸装置包括设置在所述第二排放通道中的第二排放阀以及与所述第二排放通道连通的第二文丘里管，当所述第一阀和所述第二阀处于所述第一状态时，所述第二排放阀打开所述第二排放通道并且所述第二文丘里管在所述第二排放通道中产生负压以将水从所述第二分离室中抽出，当所述第一阀和所述第二阀处于所述第二状态时，所述第二排放阀封闭所述第二排放通道。优选地，当所述第一抽吸装置包括所述第一文丘里管时，所述第二文丘里管与所述第一文丘里管是同一或者不同的文丘里管。根据本技术的另一方面，提供一种用于燃料电池系统的燃料气体供给系统，其特征在于，所述燃料气体供给系统包括燃料气体喷射装置、前述的水分离装置以及布置在所述水分离装置和所述燃料气体喷射装置之间的燃料气体再循环装置。根据本技术的又一方面，提供一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括前述的水分离装置或者前述的燃料气体供给系统。根据本技术的水分离装置能够在排水时能够使经过其的再循环流与分离室隔离开，这防止了再循环流中的燃料气体通过排放通道离开水分离装置，从而减少燃料气体的浪费、维持阳极侧的压力稳定并且保证燃料电池系统的安全可靠运行。附图说明下面将结合附图来更彻底地理解并认识本技术的上述和其它方面。应当注意的是，附图仅为示意性的，并非按比例绘制。在附图中：图1示意性地示出了用于燃料电池系统的燃料气体供给系统；图2示意性地示出了用于图1的燃料气体供给系统的传统水分离装置；图3A和图3B示意性地示出了根据本技术的第一实施例的水分离装置，在图3A中水分离装置的第一阀和第二阀处于第一状态，并且在图3B中水分离装置的第一阀和第二阀处于第二状态；图4A、图4B示意性地示出了根据本技术的第二实施例的水分离装置，在图4A中水分离装置的第一阀和第二阀处于第一状态，并且在图4B中水分离装置的第一阀和第二阀处于第二状态；图4C更具体地示出了图4B中的以虚线圈出的区域A；以及图5A和图5B示意性地示出了根据本技术的第三实施例的水分离装置，在图5A中水分离装置的第一阀和第二阀处于第一状态，并且在图5B中水分离装置的第一阀和第二阀处于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于燃料电池系统的水分离装置，包括：/n第一分离室(103，203，303)，所述第一分离室(103，203，303)用于在再循环流经过所述第一分离室(103，203，303)时从所述再循环流中移除水；/n分别与所述第一分离室(103，203，303)连通的入口通道(105，205，305)和出口通道(107，207，307)；以及/n第一排放通道(109，209，309)，所述第一排放通道(109，209，309)与所述第一分离室(103，203，303)连通，以用于将水从所述第一分离室(103，203，303)中排出；/n其特征在于，所述水分离装置还包括：/n具有第一端(113，313)以及第二端(115，315)的旁通通道(111，211，311)，所述旁通通道(111，211，311)通过所述第一端(113，313)与所述入口通道(105，205，305)连通，并且通过所述第二端(115，315)与所述出口通道(107，207，307)连通；/n设置在所述入口通道(105，205，305)与所述旁通通道(111，211，311)之间的第一阀(117，217，317)以及设置在所述出口通道(107，207，307)与所述旁通通道(111，211，311)之间的第二阀(119，219，319)，所述第一阀(117，217，317)和所述第二阀(119，219，319)能够在第一状态和第二状态之间切换，所述第一阀(117，217，317)和所述第二阀(119，219，319)在处于所述第一状态时使所述入口通道(105，205，305)、所述第一分离室(103，203，303)和所述出口通道(107，207，307)连通并使所述旁通通道(111，211，311)与所述入口通道(105，205，305)、所述第一分离室(103，203，303)和所述出口通道(107，207，307)隔离开，并且在处于所述第二状态时使所述入口通道(105，205，305)、所述旁通通道(111，211，311)和所述出口通道(107，207，307)连通并使所述第一分离室(103，203，303)与所述入口通道(105，205，305)、所述旁通通道(111，211，311)和所述出口通道(107，207，307)隔离开；以及/n设置在所述第一排放通道(109，209，309)中的第一抽吸装置(121，221，321)，所述第一抽吸装置(121，221，321)用于在所述第一阀(117，217，317)和所述第二阀(119，219，319)处于所述第一状态时封闭所述第一排放通道(109，209，309)，并且在所述第一阀(117，217，317)和所述第二阀(119，219，319)处于所述第二状态时将水从所述第一分离室(103，203，303)中抽出。/n...
【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池系统的水分离装置，包括：
第一分离室(103，203，303)，所述第一分离室(103，203，303)用于在再循环流经过所述第一分离室(103，203，303)时从所述再循环流中移除水；
分别与所述第一分离室(103，203，303)连通的入口通道(105，205，305)和出口通道(107，207，307)；以及
第一排放通道(109，209，309)，所述第一排放通道(109，209，309)与所述第一分离室(103，203，303)连通，以用于将水从所述第一分离室(103，203，303)中排出；
其特征在于，所述水分离装置还包括：
具有第一端(113，313)以及第二端(115，315)的旁通通道(111，211，311)，所述旁通通道(111，211，311)通过所述第一端(113，313)与所述入口通道(105，205，305)连通，并且通过所述第二端(115，315)与所述出口通道(107，207，307)连通；
设置在所述入口通道(105，205，305)与所述旁通通道(111，211，311)之间的第一阀(117，217，317)以及设置在所述出口通道(107，207，307)与所述旁通通道(111，211，311)之间的第二阀(119，219，319)，所述第一阀(117，217，317)和所述第二阀(119，219，319)能够在第一状态和第二状态之间切换，所述第一阀(117，217，317)和所述第二阀(119，219，319)在处于所述第一状态时使所述入口通道(105，205，305)、所述第一分离室(103，203，303)和所述出口通道(107，207，307)连通并使所述旁通通道(111，211，311)与所述入口通道(105，205，305)、所述第一分离室(103，203，303)和所述出口通道(107，207，307)隔离开，并且在处于所述第二状态时使所述入口通道(105，205，305)、所述旁通通道(111，211，311)和所述出口通道(107，207，307)连通并使所述第一分离室(103，203，303)与所述入口通道(105，205，305)、所述旁通通道(111，211，311)和所述出口通道(107，207，307)隔离开；以及
设置在所述第一排放通道(109，209，309)中的第一抽吸装置(121，221，321)，所述第一抽吸装置(121，221，321)用于在所述第一阀(117，217，317)和所述第二阀(119，219，319)处于所述第一状态时封闭所述第一排放通道(109，209，309)，并且在所述第一阀(117，217，317)和所述第二阀(119，219，319)处于所述第二状态时将水从所述第一分离室(103，203，303)中抽出。
2.如权利要求1所述的水分离装置，其特征在于，所述第一抽吸装置(121，321)是电动水泵。
3.如权利要求1所述的水分离装置，其特征在于，所述第一抽吸装置(221，321)包括设置在所述第一排放通道(209，309)中的第一排放阀(223)以及与所述第一排放通道(209，3...
【专利技术属性】
技术研发人员：周卫，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE
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