一种新型燃料电池氢水分离器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型燃料电池氢水分离器，包括外壳、网孔管、网孔板、尾气进气竹节、氢气回流竹节、排水竹节、集水部及电磁阀，所述氢气回流竹节、尾气进气竹节及排水竹节分别固定在外壳的顶部、侧壁和底部，且均与外壳连通，所述网孔管固定在外壳内部并将氢气回流竹节与外壳的连通孔围住，网孔板固定在网孔管底部，所述集水部固定在外壳底部，所述排水竹节通过电磁阀与集水部连接。该氢水分离器取消了特种滤芯，生产成本低，能够提高燃料电池的输出效率，冷凝水收集方便，并且解决了冷凝水结冰的问题，气密性好，降低了氢气泄漏的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种新型燃料电池氢水分离器
本技术涉及氢燃料电池
，尤其是一种新型燃料电池氢水分离器。
技术介绍
氢气作为汽车代用燃料具有良好的行进加速性、燃烧适应性、低温启动性好、全工况高效率等，另外氢气燃烧的产物是水，不会污染环境，真正实现了零污染的目标；随着氢气生产、储存、运输和使用技术的发展，氢燃料电池得到了很大范围的推广，尤其是质子交换膜燃料电池发动机近几年在不同领域得到了广泛的应用。氢气和空气作为反应物输入到燃料电池内部进行反应发电，生成的水需要过量的反应物附带排出，以保证电池内部继续反应。另外为了确保有足够的反应物浓度以及除水需求，燃料化学计量比往往在1.0以上。对于未反应的燃料排出电池外部进行回流循环利用，可以大大提高燃料的利用率，提高燃料电池的经济性，并且降低最终排放物的氢气浓度，避免燃爆。现有氢气尾排分水装置大多采用特种滤芯，该滤芯允许氢气通过，而水蒸气无法通过。主要是通过滤芯表面将尾排混合气中的氢气过滤后输送至氢气回流泵进行循环利用，而水蒸气则被阻挡在滤芯外部积聚成水滴最后收集在分水装置下部进行定期排放。需要根据尾排混合气体流量来布置滤芯的数量和长度，使滤芯总体有效过滤面积适应流量要求。但是采用特种滤芯的分水装置主要存在以下缺点：1、滤芯的造价较高，增加了整体发动机的成本，尤其是尾排流量较大时需要布置多个滤芯；增加了成本也增加了整体分水器体积，较难满足轻量化要求；氢气在通过滤芯时流动阻力大，氢气回流泵需要较大的转速提供负压抽吸回流的氢气，导致了燃料电池发动机寄生功率的增加，影响了燃料电池最终的净输出功率。2、分水盒下部靠近排水口的部位易残留液态水，在外界温度达到零下时易结冰堵塞排水口，为了不影响使用需要额外采取除冰措施；增加了布置难度和成本。3、为了满足上述气水分离和排液的要求，上述分水盒通常设计成多腔分体结构，结构复杂，装配时间长，而且多腔之间的连接均需要做好密封设计，一般采用密封圈将分体零件通过螺纹连接件进行紧固。氢气分子活跃且质量最轻，极易发生泄漏，为了防止泄漏，需严格控制密封槽的尺寸精度和粗糙度要求，且密封圈需要选取耐高温耐化学腐蚀的橡胶，极大了增加了制造难度和成本。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提出了一种新型燃料电池氢水分离器，该氢水分离器取消了特种滤芯，生产成本低，能够提高燃料电池的输出效率，冷凝水收集方便，并且解决了冷凝水结冰的问题，气密性好，降低了氢气泄漏的风险。一种新型燃料电池氢水分离器，包括外壳、网孔管、网孔板、尾气进气竹节、氢气回流竹节、排水竹节、集水部及电磁阀，所述氢气回流竹节、尾气进气竹节及排水竹节分别固定在外壳的顶部、侧壁和底部，且均与外壳连通，所述网孔管固定在外壳内部并将氢气回流竹节与外壳的连通孔围住，网孔板固定在网孔管底部，所述集水部固定在外壳底部，所述排水竹节通过电磁阀与集水部连接。作为上述技术方案的优选，还包括液位传感器，所述液位传感器设于集水部上。作为上述技术方案的优选，所述网孔管上的孔均匀分布，所述网孔板上的孔沿其圆心往外扩散，密度逐渐变小。作为上述技术方案的优选，所述电磁阀为加热电磁阀。作为上述技术方案的优选，所述外壳呈圆柱形。作为上述技术方案的优选，所述集水部呈圆锥台形。作为上述技术方案的优选，所述外壳、网孔管、网孔板、尾气进气竹节、氢气回流竹节及集水部均采用不锈钢材料，且互相之间焊接连接。作为上述技术方案的优选，所述电磁阀与集水部和排水竹节螺纹连接。本技术的有益效果在于：1、氢水分离器本体采用不锈钢组合焊接加工而成，能够很好的保证分水器的气密性，取消了不必要的密封结构和相关的配套件，减少了零件成本，而且结构简单，体积小，装配方便，能够有效提高生产效率，节约生产成本。2、设置加热电磁阀，解决了冷凝水结冰的问题。3、设置集水部，并在集水部上设置液位传感器，有利于冷凝收集的同时，可以控制集水部的水位高度，保证氢水分离器的内部压力，避免氢气从排水竹节排放到大气中。4、采用网孔管和网孔板代替现有技术中的特种滤芯，降低了氢水分离器的生产成本，减小了氢水分离器的体积，氢气通过网孔管和网孔板时流动阻力小，氢气回流泵不需要较大的转速便能提供负压抽吸回流的氢气，能降低燃料电池发动机寄生功率，提高燃料电池净输出功率。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的主视图。图3为图2中A-A剖面图。图4为图2中B-B剖面图。附图标记如下：1-外壳、2-网孔管、3-网孔板、4-尾气进气竹节、5-氢气回流竹节、6-排水竹节、7-集水部、8-电磁阀。具体实施方式下面结合附图详细描述本实施例。如图1至图4所示的一种新型燃料电池氢水分离器，包括外壳1、网孔管2、网孔板3、尾气进气竹节4、氢气回流竹节5、排水竹节6、集水部7及电磁阀8，所述氢气回流竹节5、尾气进气竹节4及排水竹节6分别固定在外壳1的顶部、侧壁和底部，且均与外壳1连通，所述网孔管2固定在外壳1内部并将氢气回流竹节5与外壳1的连通孔围住，网孔板3固定在网孔管2底部，所述集水部7固定在外壳1底部，所述排水竹节6通过电磁阀8与集水部7连接。在本实施例中，还包括液位传感器(在附图中未显示)，所述液位传感器设于集水部7上，用于监测集水部7内水位高度。在本实施例中，所述网孔管2上的孔均匀分布，所述网孔板3上的孔沿其圆心往外扩散，密度逐渐变小。在本实施例中，所述电磁阀8为加热电磁阀。在本实施例中，所述外壳1呈圆柱形。在本实施例中，所述集水部7呈圆锥台形。在本实施例中，所述外壳1、网孔管2、网孔板3、尾气进气竹节4、氢气回流竹节5及集水部7均采用不锈钢材料，且互相之间焊接连接。在本实施例中，所述电磁阀8与集水部7和排水竹节6螺纹连接。本实施例的工作原理如下。燃料电池阳极出口与尾气进气竹节4相连，阳极反应排出物包含的过剩氢气和水蒸气从尾气进气竹节4进入到外壳1内，高温高湿的混合气体从尾气进气竹节4进入到体积较大的外壳1内，体积膨胀，温度降低，混合气体中的部分水蒸气凝结为水滴，直接收集到集水部7；另外混合气体在网孔管2和外壳1之间产生旋转运动，体积进一步扩大，温度降低，又有部分水蒸气凝结为水滴。由于水蒸气质量比氢气重，在离心力的作用下，水蒸气与氢气分离并沿外壳1径向移动而被甩至外壳1内表面并粘附在外壳1内表面上，而汇聚成水滴；混合气体在穿透网孔管2和网孔板3时，碰撞使部分水蒸气粘附在网孔管2和网孔板3上积聚成水滴，另外网孔管2和网孔板3上的孔对混合气体的扰流使高温混合气体内能降低，部分水蒸气凝结，而且高温混合气体接触温度较低的金属外壳1表面，部分水蒸气也会凝结成水滴。通过上述多次凝结，最后相对干燥的氢气从氢气回流竹节5进入燃料电池阳极入口。凝结的水滴收集在集水部7，通过电磁阀8间歇性的开启进行排水。集水部7安装液位传感器能够监测集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型燃料电池氢水分离器，其特征在于：包括外壳、网孔管、网孔板、尾气进气竹节、氢气回流竹节、排水竹节、集水部及电磁阀，所述氢气回流竹节、尾气进气竹节及排水竹节分别固定在外壳的顶部、侧壁和底部，且均与外壳连通，所述网孔管固定在外壳内部并将氢气回流竹节与外壳的连通孔围住，网孔板固定在网孔管底部，所述集水部固定在外壳底部，所述排水竹节通过电磁阀与集水部连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型燃料电池氢水分离器，其特征在于：包括外壳、网孔管、网孔板、尾气进气竹节、氢气回流竹节、排水竹节、集水部及电磁阀，所述氢气回流竹节、尾气进气竹节及排水竹节分别固定在外壳的顶部、侧壁和底部，且均与外壳连通，所述网孔管固定在外壳内部并将氢气回流竹节与外壳的连通孔围住，网孔板固定在网孔管底部，所述集水部固定在外壳底部，所述排水竹节通过电磁阀与集水部连接。


2.根据权利要求1所述的氢水分离器，其特征在于：还包括液位传感器，所述液位传感器设于集水部上。


3.根据权利要求1所述的氢水分离器，其特征在于：所述网孔管上的孔均匀分布，所述网孔板上的孔沿其...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小明，江洪春，董志亮，于强，秦连庆，唐廷江，杨堃，
申请(专利权)人：大同氢雄云鼎氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14