一种燃料电池多功能水箱制造技术

本申请涉及一种燃料电池多功能水箱，属于燃料电池技术领域，包括：主水箱，其内部设有将主水箱分隔成上腔室和下腔室的透水隔膜，上腔室内设有气液分离器；湿空气入口管路，其与气液分离器连接以分离来自电堆的湿空气并生成分离水，分离水透过透水隔膜进入下腔室；生成水入口管路，其与上腔室连通并将电堆排出的生成水通入上腔室，生成水透过透水隔膜进入下腔室；主水箱出口管路，其与上腔室连通并将上腔室内的气体排出至大气。电堆在发电运行中，利用电堆排出的湿空气和生成水排入主水箱内，为主水箱自动补水，减少或避免人工向主水箱内加水的次数，降低电堆的使用和维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池多功能水箱
本申请涉及燃料电池
，特别涉及一种燃料电池多功能水箱。
技术介绍
燃料电池是一种能把存储在燃料中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置。只要在阳极侧和阴极侧不断的供给燃料和氧化剂，它就可以通过氧化还原反应，不断地对外输出电能。与一般的充电电池(例如锂电池)不同的是，单纯的一个燃料电池或燃料电池电堆单元是不能工作的，它需要一套复杂的辅助系统与其配合，构成一个燃料电池发电系统才能对外发电。除了燃料电池电堆外，一般还包括空气系统、氢气系统、冷却系统以及相应控制系统。其中空气系统由空滤、空压机、增湿器和背压阀等组件构成，主要是为电堆提供运行时所需的空气的流量、压力和湿度。氢气系统包括氢气喷射器、氢泵、气液分离器、排水阀等组件构成，主要是为电堆提供运行时所需氢气的流量、压力和湿度。冷却系统由水泵、温控阀、去离子器、中冷器、水箱、加热器、散热器等组件构成，主要是满足电堆运行时所需散热需求。相关技术中，电堆排出的湿空气中所携带的水以及电堆排出的生成水直接进入尾排装置排入大气中，并未进行充分利用，冷却系统的水箱冷却水需要定时人工补水，这使得冷却系统变得复杂，增加了系统维护的工作量。另外，现有技术方案水箱的压力盖是机械式调节，即压力盖的开闭取决于水箱内部和外部压力差，而实际电堆系统运行工况复杂多变，冷却系统的压力波动范围较大，不同工况所对应的最佳冷却回路压力是不一样的，电堆氢气腔渗透到冷却液腔的氢气最终也会进入水箱，当氢气聚集到一定浓度而从压力盖排出到机舱高温环境中，也容易引发火灾等安全事故。因此，机械式的压力盖无法满足当前电堆系统的全工况需求。
技术实现思路
本申请实施例提供一种燃料电池多功能水箱，以解决相关技术中冷却系统的水箱冷却水需要定时人工补水，这使得冷却系统变得复杂，增加了系统维护工作量的问题。本申请实施例提供了一种燃料电池多功能水箱，包括：主水箱，其内部设有将所述主水箱分隔成上腔室和下腔室的透水隔膜，所述上腔室内设有气液分离器；湿空气入口管路，其与气液分离器连接以分离来自电堆的湿空气并生成分离水，所述分离水透过透水隔膜进入下腔室；生成水入口管路，其与上腔室连通并将电堆排出的生成水通入所述上腔室，所述生成水透过透水隔膜进入下腔室；主水箱出口管路，其与上腔室连通并将上腔室内的气体排出至大气。在一些实施例中：还包括与所述主水箱连通的副水箱，所述副水箱设有与其连通的干空气入口管路和湿空气出口管路；所述干空气入口管路与所述湿空气出口管路在副水箱上高差设置，所述干空气入口管路位于所述湿空气出口管路的下方。在一些实施例中：所述干空气入口管路和湿空气出口管路之间连通有旁通管，所述旁通管上连接有调节湿空气出口管路内空气湿度的旁通阀。在一些实施例中：所述旁通阀连接有控制器，所述控制器控制所述旁通阀以调节旁通阀的开度。在一些实施例中：所述干空气入口管路的入口依次连接有空气滤清器和空气压缩机，所述空气压缩机向所述干空气入口管路提供压缩空气。在一些实施例中：所述副水箱和主水箱为一体成型结构，所述副水箱的底部低于所述主水箱的底部，所述副水箱和主水箱之间通过单向阀连通，以使所述主水箱为所述副水箱单向补水。在一些实施例中：所述副水箱设有监测副水箱液位的液位传感器和排水阀，所述液位传感器连接有控制所述排水阀开关的控制器，所述排水阀与所述主水箱出口管路连通。在一些实施例中：所述下腔室设有监测所述下腔室内压力的压力传感器和排气阀，所述压力传感器连接有控制所述排气阀开关的控制器，所述排气阀与所述主水箱出口管路连通。在一些实施例中：还包括冷却水入口管路和冷却水出口管路，所述冷却水入口管路与所述下腔室连通并将电堆排出的冷却水通入所述下腔室；所述冷却水出口管路与下腔室连通并将下腔室内的冷却水通入电堆。在一些实施例中：所述冷却水入口管路或所述冷却水出口管路设有水泵，所述水泵使冷却水在电堆和主水箱之间循环流动。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请实施例提供了一种燃料电池多功能水箱，由于本水箱设置了主水箱，其内部设有将主水箱分隔成上腔室和下腔室的透水隔膜，上腔室内设有气液分离器；湿空气入口管路，其与气液分离器连接以分离来自电堆的湿空气并生成分离水，分离水透过透水隔膜进入下腔室；生成水入口管路，其与上腔室连通并将电堆排出的生成水通入上腔室，生成水透过透水隔膜进入下腔室；主水箱出口管路，其与上腔室连通并将上腔室内的气体排出至大气。因此，本申请的主水箱通过湿空气入口管路与气液分离器连接将来自电堆的湿空气进行气液分离并生成分离水，分离水在上腔室内透过透水隔膜进入下腔室为下腔室补充冷却水。生成水入口管路与上腔室连通并将电堆排出的生成水通入上腔室，生成水透过透水隔膜进入下腔室为下腔室补充冷却水。此外，透水隔膜将主水箱分隔成上腔室和下腔室，上腔室和下腔室通过透水隔膜分开，上腔室内的分离水和生成水以较低的速度通过透水隔膜渗透到下腔室，并对分离水和生成水进行过滤。尚未渗透到下腔室的分离水和生成水作为媒介在上腔室内形成水密封，防止上腔室内的气体透过透水隔膜进入下腔室，以保证下腔室内冷却液的纯净度和防止冷却液内产生气泡。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例的结构示意图；图2为本申请实施例的主水箱排气流程图；图3为本申请实施例的副水箱排水流程图。附图标记：10、主水箱；11、上腔室；12、下腔室；13、透水隔膜；14、气液分离器；15、湿空气入口管路；16、生成水入口管路；17、冷却水入口管路；18、冷却水出口管路；19、压力传感器；20、排气阀；21、主水箱出口管路；30、副水箱；31、干空气入口管路；32、湿空气出口管路；33、旁通管；34、旁通阀；35、液位传感器；36、排水阀；37、单向阀；40、控制器。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例提供了一种燃料电池多功能水箱，其能解决相关技术中冷却系统的水箱冷却水需要定时人工补水，这使得冷却系统变得复杂，增加了系统维护工作量的问题。参见图1所示，本申请实施例提供了一种燃料电池多功能水箱，包括：主水箱10，该主水箱10内部设有将主水箱10分隔成上腔室11和下腔室12的透水隔膜13，该透水隔膜13优选为渗透率低的透水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池多功能水箱，其特征在于，包括：/n主水箱(10)，其内部设有将所述主水箱(10)分隔成上腔室(11)和下腔室(12)的透水隔膜(13)，所述上腔室(11)内设有气液分离器(14)；/n湿空气入口管路(15)，其与气液分离器(14)连接以分离来自电堆的湿空气并生成分离水，分离水透过透水隔膜(13)进入下腔室(12)；/n生成水入口管路(16)，其与上腔室(11)连通并将电堆排出的生成水通入所述上腔室(11)，生成水透过透水隔膜(13)进入下腔室(12)；/n主水箱出口管路(21)，其与上腔室(11)连通并将上腔室(11)内的气体排出至大气。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池多功能水箱，其特征在于，包括：
主水箱(10)，其内部设有将所述主水箱(10)分隔成上腔室(11)和下腔室(12)的透水隔膜(13)，所述上腔室(11)内设有气液分离器(14)；
湿空气入口管路(15)，其与气液分离器(14)连接以分离来自电堆的湿空气并生成分离水，分离水透过透水隔膜(13)进入下腔室(12)；
生成水入口管路(16)，其与上腔室(11)连通并将电堆排出的生成水通入所述上腔室(11)，生成水透过透水隔膜(13)进入下腔室(12)；
主水箱出口管路(21)，其与上腔室(11)连通并将上腔室(11)内的气体排出至大气。


2.如权利要求1所述的一种燃料电池多功能水箱，其特征在于：
还包括与所述主水箱(10)连通的副水箱(30)，所述副水箱(30)设有与其连通的干空气入口管路(31)和湿空气出口管路(32)；
所述干空气入口管路(31)与所述湿空气出口管路(32)在副水箱(30)上高差设置，所述干空气入口管路(31)位于所述湿空气出口管路(32)的下方。


3.如权利要求2所述的一种燃料电池多功能水箱，其特征在于：
所述干空气入口管路(31)和湿空气出口管路(32)之间连通有旁通管(33)，所述旁通管(33)上连接有调节湿空气出口管路(32)内空气湿度的旁通阀(34)。


4.如权利要求3所述的一种燃料电池多功能水箱，其特征在于：
所述旁通阀(34)连接有控制器(40)，所述控制器(40)控制所述旁通阀(34)以调节旁通阀(34)的开度。


5.如权利要求2所述的一种燃料电池多功能水箱，其特征在于：
所述干空气入口管路(31)的入口依次连接有...

【专利技术属性】
技术研发人员：马义，张剑，李波，王章，熊成勇，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42