一种气水分离器、燃料电池水管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种气水分离器、燃料电池水管理系统及方法，属于燃料电池技术领域。本发明专利技术的气水分离器、燃料电池水管理系统及方法，气水分离器包括壳体、调节挡板和驱动机构，壳体包括设于其侧壁的入口；调节挡板可转动地设于壳体内并与入口对应设置；驱动机构能驱动调节挡板向远离入口的方向转动，以增大调节挡板与第一方向之间的夹角a，使气水分离器的分离效率降低；驱动机构还能驱动调节挡板向靠近入口的方向转动，以减小调节挡板与第一方向之间的夹角a，使气水分离器的分离效率提高；第一方向为竖直向下的方向。通过调节气水分离器的分离效率，使质子交换膜保持在合适的湿度，优化燃料电池的性能，无需增设其他零部件，易于整车布置。车布置。车布置。

A gas water separator, fuel cell water management system and method

【技术实现步骤摘要】
一种气水分离器、燃料电池水管理系统及方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种气水分离器、燃料电池水管理系统及方法。

技术介绍

[0002]氢氧燃料电池的工作原理为电解水的逆过程，在其工作过程中，会不断产生水，这些水以气态和液态的形式存在于电堆中，为了提高燃料的利用率，通常使用气水分离器对含有燃料气体的气液混合物进行分离。
[0003]现有的气水分离器的分离效率不可调节，为了保证燃料电池的质子交换膜不被水淹，在设计中通常选择分离效率较高的气水分离器。当燃料电池在小电密、小功率的状态下工作时，产生的水量较少，而气水分离器的分离效率依然很大，则会导致质子交换膜湿度降低，进而导致电池内阻增大，能效降低。
[0004]现有技术中，为了使质子交换膜保持合适的湿度，通常采用增设加湿机构的方式，来补偿高效率的气水分离器，这种方式需要增设加湿管路及加湿控制阀等部件，导致燃料电池结构复杂，占用空间增大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种气水分离器、燃料电池水管理系统及方法，气水分离器的分离效率可调，无需增加燃料电池零部件，即可使质子交换膜保持合适的干湿度。
[0006]为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0007]第一方面，提供了一种气水分离器，包括：
[0008]壳体，所述壳体包括设于其侧壁的入口；
[0009]调节挡板，所述调节挡板可转动地设于所述壳体内并与所述入口对应设置；
[0010]驱动机构，所述驱动机构能驱动所述调节挡板向远离所述入口的方向转动，以增大所述调节挡板与第一方向之间的夹角a，使所述气水分离器的分离效率降低；所述驱动机构还能驱动所述调节挡板向靠近所述入口的方向转动，以减小所述调节挡板与所述第一方向之间的夹角a，使所述气水分离器的分离效率提高；所述第一方向为竖直向下的方向。
[0011]作为的气水分离器的可选方案，所述调节挡板与所述第一方向之间的初始夹角范围为22
°‑
28
°
。
[0012]作为的气水分离器的可选方案，所述气水分离器还包括：
[0013]阻水板，所述阻水板位于所述入口的下方，所述阻水板将所述壳体的内部分隔为位于所述阻水板上方的第一腔室和位于所述阻水板下方的第二腔室，所述阻水板上设有多个连通所述第一腔室和所述第二腔室的通孔。
[0014]作为的气水分离器的可选方案，所述气水分离器还包括：
[0015]第一固定挡板，所述第一固定挡板的底端与所述阻水板连接，所述第一固定挡板的顶端与所述壳体的顶壁之间设有第一流通空间；所述第一固定挡板上开设有贯穿的第一
流通口。
[0016]作为的气水分离器的可选方案，所述阻水板包括分别位于所述第一固定挡板两侧的第一板段和第二板段，且所述第一板段与所述入口位于所述第一固定挡板的同侧；
[0017]多个所述通孔包括多个第一通孔，多个所述第一通孔布设于所述第一板段；
[0018]多个所述通孔还包括多个第二通孔，多个所述第二通孔布设于所述第二板段的边缘。
[0019]作为的气水分离器的可选方案，所述气水分离器还包括：
[0020]排气管，所述排气管的出口端位于所述壳体的外侧，所述排气管的进口端穿过所述壳体的顶壁位于所述第一腔室内，所述排气管与所述入口分别位于所述第一固定挡板的两侧；
[0021]所述排气管与所述阻水板之间的间距为h1，所述第一流通口与所述阻水板之间的间距为h2，h1＜h2。
[0022]作为的气水分离器的可选方案，所述气水分离器还包括：
[0023]第二固定挡板，位于所述第一固定挡板与所述排气管之间；所述第二固定挡板的顶端与所述壳体的顶壁连接，所述第二固定挡板的底端与所述阻水板之间设有第二流通空间；所述第二固定挡板上开设有贯穿的第二流通口。
[0024]作为的气水分离器的可选方案，所述排气管与所述壳体顶壁之间的间距为h3，所述第二流通口的下端与所述壳体顶壁之间的间距为h4，h4＜h3。
[0025]作为的气水分离器的可选方案，所述气水分离器还包括设于所述第二板段上方的：
[0026]第一固定斜板，所述第一固定斜板的一端与所述第二固定挡板连接，另一端与所述壳体的侧壁之间设有第三流通空间；
[0027]所述第一固定斜板的自由端向下倾斜设置；
[0028]和/或，
[0029]第二固定斜板，所述第二固定斜板的一端与所述壳体的侧壁连接，另一端与所述第一固定挡板之间设有第四流通空间；
[0030]所述第二固定斜板的自由端向下倾斜设置。
[0031]作为的气水分离器的可选方案，所述调节挡板连接有转轴，所述转轴与所述壳体转动连接，所述转轴的一端穿出所述壳体侧壁与位于所述壳体外的从动齿轮连接。
[0032]作为的气水分离器的可选方案，所述驱动机构包括：
[0033]主动齿轮，与所述从动齿轮啮合；
[0034]驱动件，用于驱动所述主动齿轮转动。
[0035]第二方面，提供了一种燃料电池水管理系统，包括如上任一项所述的气水分离器，还包括：
[0036]第一检测件，用于检测燃料电池的质子交换膜内阻；
[0037]第二检测件，用于检测所述燃料电池的单电池电压；
[0038]所述气水分离器能根据所述第一检测件及所述第二检测件的检测结果选择性提高或降低其分离效率。
[0039]第三方面，提供了一种燃料电池水管理方法，采用上述的燃料电池水管理系统，包
括如下步骤：
[0040]检测燃料电池的质子交换膜内阻；
[0041]检测所述燃料电池的单电池电压；
[0042]根据测得的所述质子交换膜内阻及所述单电池电压控制气水分离器的分离效率提高或降低。
[0043]作为燃料电池水管理方法的可选方案，在检测所述燃料电池的单电池电压中，包括如下步骤：
[0044]比较测得的所述质子交换膜内阻与预设内阻，并判断所述质子交换膜内阻是否大于所述预设内阻，若是，则检测所述燃料电池的单电池电压。
[0045]作为燃料电池水管理方法的可选方案，在根据测得的所述质子交换膜内阻及所述单电池电压控制气水分离器的分离效率提高或降低中，包括如下步骤：
[0046]比较测得的所述单电池电压与预设电压，并判断所述单电池电压是否小于所述预设电压，若是，则控制气水分离器的分离效率提高；若否，则控制气水分离器的分离效率降低。
[0047]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0048]本专利技术的气水分离器，通过改变调节挡板与第一方向之间的夹角a，即可调节气水分离器的分离效率，进而使质子交换膜保持在合适的湿度，优化燃料电池的性能，相比于现有技术，无需增设其他零部件，易于整车布置。同时，通过气水分离器内部合理的气水流道设计，进一步提高其分离效率。
[0049]本专利技术的燃料电池水管理系统及方法，通过质子交换膜内阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气水分离器，其特征在于，包括：壳体(1)，所述壳体(1)包括设于其侧壁的入口(11)；调节挡板(2)，所述调节挡板(2)可转动地设于所述壳体(1)内并与所述入口(11)对应设置；驱动机构(3)，所述驱动机构(3)能驱动所述调节挡板(2)向远离所述入口(11)的方向转动，以增大所述调节挡板(2)与第一方向之间的夹角a，使所述气水分离器的分离效率降低；所述驱动机构(3)还能驱动所述调节挡板(2)向靠近所述入口(11)的方向转动，以减小所述调节挡板(2)与所述第一方向之间的夹角a，使所述气水分离器的分离效率提高；所述第一方向为竖直向下的方向。2.根据权利要求1所述的气水分离器，其特征在于，所述气水分离器还包括：阻水板(4)，所述阻水板(4)位于所述入口(11)的下方，所述阻水板(4)将所述壳体(1)的内部分隔为位于所述阻水板(4)上方的第一腔室(13)和位于所述阻水板(4)下方的第二腔室(14)，所述阻水板(4)上设有多个连通所述第一腔室(13)和所述第二腔室(14)的通孔。3.根据权利要求2所述的气水分离器，其特征在于，所述气水分离器还包括：第一固定挡板(5)，所述第一固定挡板(5)的底端与所述阻水板(4)连接，所述第一固定挡板(5)的顶端与所述壳体(1)的顶壁之间设有第一流通空间(51)；所述第一固定挡板(5)上开设有贯穿的第一流通口(52)。4.根据权利要求3所述的气水分离器，其特征在于，所述阻水板(4)包括分别位于所述第一固定挡板(5)两侧的第一板段(41)和第二板段(42)，且所述第一板段(41)与所述入口(11)位于所述第一固定挡板(5)的同侧；多个所述通孔包括多个第一通孔(411)，多个所述第一通孔(411)布设于所述第一板段(41)；多个所述通孔还包括多个第二通孔(421)，多个所述第二通孔(421)布设于所述第二板段(42)的边缘。5.根据权利要求4所述的气水分离器，其特征在于，所述气水分离器还包括：排气管(6)，所述排气管(6)的出口端位于所述壳体(1)的外侧，所述排气管(6)的进口端穿过所述壳体(1)的顶壁位于所述第一腔室(13)内，所述排气管(6)与所述入口(11)分别位于所述第一固定挡板(5)的两侧；所述排气管(6)与所述阻水板(4)之间的间距为h1，所述第一流通口(52)与所述阻水板(4)之间的间距为h2，h1＜h2。6.根据权利要求5所述的气水分离器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松源，王英，盛欢，刘超，徐勋高，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：