本实用新型专利技术公开了一种氢水分离装置与一种氢氧燃料电池系统，氢水分离装置的壳体内侧包括氢水分离腔、集水槽、排氢管路以及吹扫支路，壳体的侧壁开设有用于连通氢水分离腔下部和电堆氢气出口的进气孔以及用于连通吹扫支路和电堆空气出口的出气孔，吹扫支路内设有吹扫阀，氢水分离腔内设有多个塔板，且多个塔板由下而上彼此间隔布置并留有相互连通的气体流动通道，集水槽与氢水分离腔之间布置有隔板并通过连通孔相互连通，集水槽的下端设有排水阀。本方案提供的氢水分离装置集氢水分离、吹扫、排水等功能于一体，并且减少了管接头数量，降低了氢气泄漏的风险，提高了氢水分离效果，还能提高氢气的利用率，减少低温冷启动时间。减少低温冷启动时间。减少低温冷启动时间。
【技术实现步骤摘要】
一种氢水分离装置与一种氢氧燃料电池系统
[0001]本技术涉及新能源车辆
，尤其涉及一种氢水分离装置与一种氢氧燃料电池系统。
技术介绍
[0002]随着社会的快速发展，能源枯竭、环境恶化等社会问题日益突出，具有清洁高效特点的氢氧燃料电池备受关注。氢氧燃料电池是一种将燃料的化学能直接转换成电能的装置，在燃料电池中电解质膜将氢气和氧气从空间上分隔开，氢气在催化剂的作用下发生氧化反应生成氢质子和电子，电子通过外电路到达阴极形成电流，用于做功，氢质子通过电解质膜到达阴极与发生还原反应的氧气结合生成水，只要燃料源源不断地供给，燃料电池就会不断地产生电能。由于阴极生成的水可通过电解质膜渗透到阳极，当未反应的氢气从燃料电池堆排出时，氢气会夹带一些反应产物水和污染物N2，排出的氢气一部分通过排氢阀排放到电堆空气出口，与空气混合排放到大气中，另一部分氢气经过氢气循环泵进入电堆进行循环使用。若不去除氢气中夹带的液态水，一方面液态水会使氢气循环泵的效率下降，另一方面积累在排氢阀中的液态水只能靠氢气吹扫才能排出，这会消耗大量氢气，使得氢气利用率降低，增加使用成本，而且低温运行时液态水结冰会堵塞节流孔增加冷启动响应时间。
[0003]针对氢氧燃料电池中氢水分离问题，目前最常用的解决办法是利用吹扫阀对排氢阀进行定期吹扫或在氢气循环泵前安装氢水分离装置，吹扫阀和氢水分离装置是分开布置的，常用胶管和卡箍进行连接和固定，这会增加氢泄露的风险，也会使得电堆箱体空间更加狭窄和不利于维修。
[0004]因此，如何提高氢水分离效果、提高氢气利用率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本技术的目的是提供一种氢水分离装置，用于提高氢水分离效果以及提高氢气利用率。本技术的另一个目的在于提供一种包括上述氢水分离装置的氢氧燃料电池系统。
[0006]为了达到上述目的，本技术提供了如下技术方案：
[0007]一种氢水分离装置，包括壳体，所述壳体内侧包括氢水分离腔、位于所述氢水分离腔下方的集水槽以及连通于所述氢水分离腔上端的排氢管路，所述壳体内侧还设有连通于所述排氢管路一侧的吹扫支路，所述壳体的侧壁开设有用于连通所述氢水分离腔下部和电堆氢气出口的进气孔，所述壳体的侧壁开设有用于连通所述吹扫支路和电堆空气出口的出气孔，所述吹扫支路内设有吹扫阀，所述氢水分离腔内设有多个塔板，且多个所述塔板由下而上彼此间隔布置并留有相互连通的气体流动通道，所述集水槽与所述氢水分离腔之间布置有隔板并通过连通孔相互连通，所述集水槽的下端设有排水阀。
[0008]优选地，所述塔板的上侧表面和/或下侧表面相对水平面倾斜布置。
[0009]优选地，所述塔板的截面为楔形。
[0010]优选地，多个所述塔板交错分布于所述氢水分离腔的两侧内壁上。
[0011]优选地，所述集水槽的槽底面相对水平面倾斜布置，所述排水阀位于所述集水槽的槽底面的最低处。
[0012]优选地，所述排水阀为单向电磁排水阀。
[0013]优选地，所述隔板的四周边缘与所述氢水分离腔相连，并且所述隔板的至少一侧边缘设有若干缺口，所述缺口与所述氢水分离腔的内壁围成所述连通孔。
[0014]优选地，所述集水槽内沿深度方向布置有相隔预设距离的第一液位传感器和第二液位传感器。
[0015]优选地，所述吹扫支路与所述排氢管路的连接处设有过滤器。
[0016]优选地，所述出气孔设有节流阀。
[0017]优选地，所述壳体外壁贴附有加热装置。
[0018]本技术提供的氢水分离装置，包括壳体，壳体内侧包括氢水分离腔、位于氢水分离腔下方的集水槽以及连通于氢水分离腔上端的排氢管路，壳体内侧还设有连通于排氢管路一侧的吹扫支路，壳体的侧壁开设有用于连通氢水分离腔下部和电堆氢气出口的进气孔，壳体的侧壁开设有用于连通吹扫支路和电堆空气出口的出气孔，吹扫支路内设有吹扫阀，氢水分离腔内设有多个塔板，且多个塔板由下而上彼此间隔布置并留有相互连通的气体流动通道，集水槽与氢水分离腔之间布置有隔板并通过连通孔相互连通，集水槽的下端设有排水阀。
[0019]本技术提供的氢水分离装置的工作原理如下：
[0020]由电堆氢气出口排出的夹带液态水的氢气混合物从进气孔进入该氢水分离装置的氢水分离腔内，带有压力的氢气向上或向前运动并碰撞到氢水分离腔内壁和塔板，由于气体和液体的密度不同，气体会被迫改变运动方向并绕过各个塔板，沿着气体流动通道继续向上运动，液态水则会沿着塔板和氢水分离腔内壁向下流动，最终，气液混合物分离成以气体为主的氢气部分和以液体为主的液态水部分，氢气主要通过排氢管路返回到电堆氢气入口实现循环利用，液态水则主要聚集在集水槽内。吹扫支路内的吹扫阀能够根据系统需求进行适时的开启和关闭，从而对含有液态水及杂质的氢气进行适时的吹扫。排水阀也能够根据系统需求进行适时的开启和关闭，从而及时排出集水槽内的液态水。
[0021]由上述技术方案可知，本技术通过多个间隔布置的塔板对氢水混合物的阻拦作用，实现氢水自动分离，提高了氢水分离效果。由于流经各个塔板之后的氢气与进气孔处的氢气相比含水量明显减少，因此，在吹扫支路中仅有少量液态水或没有液态水滞留，相比于现有技术，本技术使用更少的氢气就能将氢气和液态水等杂质吹扫到电堆空气出口，从而提高氢气的利用率，减少低温冷启动时间。
[0022]本技术具有以下有益效果：
[0023]1）本技术提供的氢水分离装置集氢水分离、吹扫、排水等功能于一体，并且减少了管接头数量，降低了氢气泄漏的风险；
[0024]2）本技术利用塔板的阻拦作用，可以自动实现氢气和液态水的高效分离；
[0025]3）本技术在壳体内集成设计有吹扫支路和吹扫阀等结构，且吹扫支路内仅存
少量液态水或没有液态水，大大减少了吹扫时耗费的氢气量，提高氢气利用率；
[0026]4）本技术可利用吹扫阀及时吹扫液态水等杂质，并且能够在停机时利用排水阀将集水槽内的水排放干净，从而能够在低温工况下减少冷启动响应时间。
[0027]本技术还提供了一种氢氧燃料电池系统，包括如上所述的氢水分离装置。该氢氧燃料电池系统产生的有益效果的推导过程与上述氢水分离装置带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
[0028]在一种优选方案中，上述氢氧燃料电池系统还包括用于检测电堆输出电压的电压检测装置以及用于检测电堆尾排氢气浓度的氢气浓度传感器。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，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。
[0030]图1为本技术具体实施例中的氢水分离装置的主视图；
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氢水分离装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体内侧包括氢水分离腔、位于所述氢水分离腔下方的集水槽以及连通于所述氢水分离腔上端的排氢管路，所述壳体内侧还设有连通于所述排氢管路一侧的吹扫支路，所述壳体的侧壁开设有用于连通所述氢水分离腔下部和电堆氢气出口的进气孔，所述壳体的侧壁开设有用于连通所述吹扫支路和电堆空气出口的出气孔，所述吹扫支路内设有吹扫阀，所述氢水分离腔内设有多个塔板，且多个所述塔板由下而上彼此间隔布置并留有相互连通的气体流动通道，所述集水槽与所述氢水分离腔之间布置有隔板并通过连通孔相互连通，所述集水槽的下端设有排水阀。2.根据权利要求1所述的氢水分离装置，其特征在于，所述塔板的上侧表面和/或下侧表面相对水平面倾斜布置。3.根据权利要求2所述的氢水分离装置，其特征在于，所述塔板的截面为楔形。4.根据权利要求1所述的氢水分离装置，其特征在于，多个所述塔板交错分布于所述氢水分离腔的两侧内壁上。5.根据权利要求1所述的氢水分离装置，其特征在于，所述集水槽的槽底面相对水平面倾斜布置，所述排水...
【专利技术属性】
技术研发人员：王钦普，柴建平，杨贝贝，陈宾，周振响，
申请(专利权)人：潍柴巴拉德氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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