一种具有热交换功能的氢水分离器制造技术

本实用新型专利技术涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种具有热交换功能的氢水分离器。一种具有热交换功能的氢水分离器，包括腔体总成，所述腔体总成的内部中空，其内设有沿前后方向竖直设置的热交换板，所述热交换板将所述腔体总成的内部分隔成相互独立的水汽分离室和热交换室，所述水汽分离室内设有水汽分离单元，所述热交换室内设有热交换单元，其用于对低温氢气进行热交换，所述腔体总成的上端分别设有干燥氢气出口和湿氢气出口。本实用新型专利技术的氢水分离器，可实现对高温湿氢气和低温干燥氢气进行热交换，减少液态水的生成，防止电堆头部片数存在水淹的现象，还能对湿氢气进行水汽分离，分离效果好，还具有尺寸小和提高系统集成化等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有热交换功能的氢水分离器


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种具有热交换功能的氢水分离器。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池是通过氢气、氧气在内部进行化学反应，产生电的同时也形成了大量水，水会通过未反应完的氢气、空气排出；为了提高氢气利用效率，现在大功率质子交换膜燃料电池都会对未反应完的氢气进行再利用，利用的方式主要由引射器或氢气循环泵；由于燃料电池堆出口氢气带有大量的水蒸气和液态水，液态水进入电堆会对电堆形成水淹，长时间的水淹会损坏电堆。电堆出口氢气温度一般在70℃～90℃，出口气体成份为氢气、水蒸气、液态水和少量氮气；出口气体经过氢水分离器，氢水分离器需要将大部分液态水分离干净，分离的液态水然后经过排氢电磁阀从排水管排出；氢水分离器的分离原理是高温的混合气体与低温的清水分离器壳体接触后，形成液态水，达到气液分离的效果；氢水分离器在长时间的运行后，氢水分离器壳体的温度接近70℃左右，会导致分离效果下降，不利于气液分离。在室温下，从储氢罐输送过来的高压氢气，经过减压阀减压后，氢气温度会低于环境温度，一般在20℃左右；20℃的氢气与70℃～90℃的饱和却含有少量液态水混合，混合后，由于温度降低，会产生大量的液态水，液态水进入电堆容易导致电堆水淹，影响电堆的效率和寿命。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术提供了一种具有热交换功能的氢水分离器。
[0004]本技术提供一种具有热交换功能的氢水分离器，包括腔体总成，所述腔体总成的内部中空，其内设有沿前后方向竖直设置的热交换板，所述热交换板将所述腔体总成的内部分隔成相互独立的水汽分离室和热交换室，所述水汽分离室内设有水汽分离单元，其用于对湿氢气进行水汽分离，所述热交换室内设有热交换单元，其用于对低温氢气进行热交换，所述腔体总成的上端分别设有干燥氢气出口和湿氢气出口，其中，所述干燥氢气出口与所述热交换室连通，所述湿氢气出口与所述水汽分离室连通，所述腔体总成的下端分别设有干燥氢气进口和排水口，其中，所述干燥氢气进口与所述热交换室连接并连通，所述排水口与所述水汽分离室连接并连通，所述腔体总成的侧边设有与所述水汽分离室连通的湿氢气进气口。
[0005]进一步地，所述腔体总成包括腔室本体、上盖板和下底板，所述腔室本体的上端为敞口结构，其下端设有与所述下底板形状相适配的缺口，所述腔室本体的下端设有所述干燥氢气进口，所述热交换板、所述水汽分离单元和所述的热交换单元均设置在所述腔室本体内，所述上盖板密封并可拆卸地安装在所述腔室本体的上端，所述下底板密封并可拆卸地安装在所述腔室本体的下端，所述干燥氢气出口和所述湿氢气出口设置在所述上盖板上，所述排水口设置在所述下底板上，所述湿氢气进气口设置在所述腔室本体的侧板上。
[0006]进一步地，所述下底板上设有导流斜板，所述导流斜板用于将分离后的水导向所述排水口。
[0007]进一步地，所述水汽分离单元包括多块第一挡板，多块所述第一挡板均竖直设置，并沿前后方向均匀间隔分布，每块所述第一挡板的侧边分别与所述腔室本体的对应侧板和热交换板固定连接，其上端或下端与所述上端板或下底板之间具有间隙，多块所述第一挡板共同限定出可供湿氢气流通的波浪形通道，所述通道分别与所述湿氢气进气口和所述湿氢气出口连通。
[0008]进一步地，所述热交换单元包括多块第二挡板，多块所述第二挡板均水平设置，并上下间隔分布，每块所述第二挡板的侧边分别与所述腔室本体的对应侧板和热交换板固定连接，其左侧或右侧与所述腔室本体的对应侧板之间具有间隙，多块所述第二挡板共同限定出可供低温氢气流通的波浪形通道，所述通道分别与所述干燥氢气进口和所述干燥氢气出口连通。
[0009]进一步地，所述热交换板为铝合金板。
[0010]进一步地，所述上盖板通过第一密封圈和第二密封圈与所述腔室本体密封连接。
[0011]进一步地，所述下底板通过第三密封圈与所述腔室本体密封连接。
[0012]本技术提供的技术方案带来的有益效果是：本技术所述的一种具有热交换功能的氢水分离器，可实现对高温湿氢气和低温干燥氢气进行热交换，减少液态水的生成，防止电堆头部片数存在水淹的现象，还能对湿氢气进行水汽分离，分离效果好，还具有尺寸小和提高系统集成化等优点。
附图说明
[0013]图1是本技术所述一种具有热交换功能的氢水分离器的结构示意图；
[0014]图2是本技术所述一种具有热交换功能的氢水分离器的剖视图；
[0015]图3是本技术所述上盖板的结构示意图；
[0016]图4是本技术所述一种具有热交换功能的氢水分离器的结构示意图；
[0017]图5是本技术所述下底板的结构示意图；
[0018]图6是本技术所述一种具有热交换功能的氢水分离器的剖视图；
[0019]图7是本技术所述一种具有热交换功能的氢水分离器的剖视图；
[0020]图8是本技术所述第一密封圈的结构示意图；
[0021]图9是本技术所述第三密封圈的结构示意图；
[0022]图10是本技术所述第二密封圈的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本技术作进一步说明。
[0024]请参考图1
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10，本技术的实施例提供了一种具有热交换功能的氢水分离器，包括腔体总成，所述腔体总成的内部中空，其内设有沿前后方向竖直设置的热交换板182，所述热交换板182将所述腔体总成的内部分隔成相互独立的水汽分离室170和热交换室180，所述水汽分离室170内设有水汽分离单元，其用于对湿氢气进行水汽分离，所述热交换室180内设有热交换单元，其用于对低温氢气进行热交换，所述腔体总成的上端分别设有干
燥氢气出口112和湿氢气出口113，其中，所述干燥氢气出口112与所述热交换室180连通，所述湿氢气出口113与所述水汽分离室170连通，所述腔体总成的下端分别设有干燥氢气进口129和排水口134，其中，所述干燥氢气进口129与所述热交换室180连接并连通，所述排水口134与所述水汽分离室170连接并连通，所述腔体总成的侧边设有与所述水汽分离室170连通的湿氢气进气口122。
[0025]在本技术中，从燃料电池堆内输出的湿氢气通过湿氢气进气口122进入水汽分离室170内，经过水汽分离单元进行水汽分离后，分离水汽后的湿氢气由湿氢气出口113排出，分离后的水由排水口134排出。而由储氢瓶内输出的低温氢气则由干燥氢气进口129进入热交换室180后，仅由热交换单元进行热交换处理后，再从干燥氢气出口112排出。低温干燥氢气与电堆出口的高温混合气体在腔体总成内进行热交换，让其温度保持一致，可以防止两股气体在汇合时，形成液态水，解决了电堆水淹的问题。最佳的，所述热交换板182由导热性能好的材料制成，如铝合金材料，其厚度为2～3mm，热交换板18便于水汽分离室170和热交换室180两个腔室内的气体进行热交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有热交换功能的氢水分离器，其特征在于，包括腔体总成，所述腔体总成的内部中空，其内设有沿前后方向竖直设置的热交换板，所述热交换板将所述腔体总成的内部分隔成相互独立的水汽分离室和热交换室，所述水汽分离室内设有水汽分离单元，其用于对湿氢气进行水汽分离，所述热交换室内设有热交换单元，其用于对低温氢气进行热交换，所述腔体总成的上端分别设有干燥氢气出口和湿氢气出口，其中，所述干燥氢气出口与所述热交换室连通，所述湿氢气出口与所述水汽分离室连通，所述腔体总成的下端分别设有干燥氢气进口和排水口，其中，所述干燥氢气进口与所述热交换室连接并连通，所述排水口与所述水汽分离室连接并连通，所述腔体总成的侧边设有与所述水汽分离室连通的湿氢气进气口。2.根据权利要求1所述的一种具有热交换功能的氢水分离器，其特征在于，所述腔体总成包括腔室本体、上盖板和下底板，所述腔室本体的上端为敞口结构，其下端设有与所述下底板形状相适配的缺口，所述腔室本体的下端设有所述干燥氢气进口，所述热交换板、所述水汽分离单元和所述的热交换单元均设置在所述腔室本体内，所述上盖板密封并可拆卸地安装在所述腔室本体的上端，所述下底板密封并可拆卸地安装在所述腔室本体的下端，所述干燥氢气出口和所述湿氢气出口设置在所述上盖板上，所述排水口设置在所述下底板上，所述湿氢气进气口设置在所述腔室本体的侧板上。3.根据权利要求2所述的一种具有热交换功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶雪峰，李涛，绳新发，
申请(专利权)人：重庆地大工业技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：