汽水分离器与燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及电池技术领域，公开一种汽水分离器与燃料电池系统，所述汽水分离器包括：外壳，包括相对设置的第一侧面与第二侧面；入口，被设置在第一侧面上，用于引入汽水混合物；隔板，其第一端被设置在入口的下方并且其第二端与第二侧面之间留有第一空隙，用于引导汽水混合物中的液态水进入下半空间；挡板，被倾斜设置在隔板的上方，用于阻挡汽水混合物中的氢气流向第二侧面；第一阀门，被设置在第二侧面上，用于排出所述汽水混合物中的氮气；以及第二阀门，被设置在所述汽水分离器的底部，用于排出所述液态水。本发明专利技术将排水口和排气口设计为相互独立的两个口，从而可实现排水量与排氮量的精确控制，有利于提高氢燃料电池燃料利用率和工作稳定性。工作稳定性。工作稳定性。

【技术实现步骤摘要】
汽水分离器与燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及电池
，具体地，涉及一种汽水分离器与燃料电池系统。

技术介绍

[0002]氢燃料电池系统运行时，阴极的液态水和氮气会通过质子交换膜渗透到阳极，过多的液态水会造成阳极出现“水淹”问题，影响反应活性面积和燃料传质能力；过多的氮气则会降低阳极氢气分压，导致出现“氢饥饿”问题。一般地，阳极中的氮气浓度不能超过10％。因此系统整个运行阶段需要制定合适的排水排气策略，保证燃料电池的高性能和高寿命。
[0003]在现有技术中，大多采用汽水分离器中的同一个阀(例如尾排阀)同时完成排水排氮。然而，采用这种结构的汽水分离器无法实现排水排氮的精确控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种汽水分离器与燃料电池系统，其将排水口和排气口设计为相互独立的两个口，从而可实现排水量与排氮量的精确控制，有利于提高氢燃料电池燃料利用率和工作稳定性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种汽水分离器，所述汽水分离器包括：外壳，该外壳包括相对设置的第一侧面与第二侧面；入口，被设置在所述第一侧面上，用于引入汽水混合物；隔板，所述隔板的第一端被设置在所述入口的下方并且所述隔板的第二端与所述第二侧面之间留有第一空隙，用于引导所述汽水混合物中的液态水进入所述汽水分离器的下半空间；挡板，被倾斜设置在所述隔板的上方，用于阻挡所述汽水混合物中的氢气流向所述第二侧面；第一阀门，被设置在所述第二侧面上，用于排出所述汽水混合物中的氮气；以及第二阀门，被设置在所述汽水分离器的底部，用于排出所述液态水。
[0006]优选地，所述汽水分离器还包括：斜槽，被设置在所述汽水分离器的底部，所述斜槽的第一端面与所述第一侧面连接并且第二端面与所述第二侧面之间留有第二空隙。
[0007]优选地，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。
[0008]优选地，所述第二阀门被设置在所述汽水分离器的底部上的所述第二空隙处。
[0009]优选地，从所述第一侧面向所述第二侧面的方向来看，所述外壳的底部呈向下倾斜形状。
[0010]优选地，所述第二阀门被设置在所述汽水分离器的底部上的与所述第二侧面连接的一端。
[0011]优选地，所述第一阀门与所述第二阀门为电磁阀。
[0012]优选地，所述汽水分离器还包括：浓度传感器，用于检测所述氮气的浓度；和/或液位传感器，用于检测所述液态水的液位高度。
[0013]优选地，所述汽水分离器还包括：出口，被配置正在所述汽水分离器的顶部，用于回收所述氢气。
[0014]通过上述技术方案，本专利技术创造性地在汽水分离器内设置有：隔板，所述隔板的第一端被设置在第一侧面上的入口的下方并且所述隔板的第二端与第二侧面之间留有第一空隙，用于引导所述汽水混合物中的液态水进入所述汽水分离器的下半空间；挡板，被倾斜设置在所述隔板的上方，用于阻挡所述汽水混合物中的氢气流向所述第二侧面；第一阀门，被设置在所述第二侧面上，用于排出所述汽水混合物中的氮气；以及第二阀门，被设置在所述汽水分离器的底部，用于排出所述液态水，由此，本专利技术对汽水分离器进行重新设计，将排水口和排气口分离，从而可实现排水量与排氮量的精确控制，有利于提高氢燃料电池燃料利用率和工作稳定性。
[0015]本专利技术第二方面提供一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：所述的汽水分离器。
[0016]本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0017]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0018]图1是本专利技术一实施例提供的汽水分离器的结构图；以及
[0019]图2是本专利技术一实施例提供的燃料电池系统的结构图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0021]图1是本专利技术一实施例提供的汽水分离器的结构图。如图1所示，所述汽水分离器10可包括：外壳30，该外壳30包括相对设置的第一侧面(例如，右侧面)与第二侧面(例如，左侧面)；入口21，被设置在所述第一侧面(例如，右侧面)上，用于引入汽水混合物；隔板23，所述隔板23的第一端(例如，右端)被设置在所述入口21的下方并且所述隔板23的第二端(例如，左端)与所述第二侧面(例如，左侧面)之间留有第一空隙，用于引导所述汽水混合物中的液态水进入所述汽水分离器10的下半空间；挡板(其可为一个挡板或者多个挡板，例如，挡板18、19、20)，被倾斜设置在所述隔板23的上方，用于阻挡所述汽水混合物中的氢气流向所述第二侧面(例如，左侧面)；第一阀门(例如，电磁阀16)，被设置在所述第二侧面(例如，左侧面)上，用于排出所述汽水混合物中的氮气；以及第二阀门(例如，电磁阀15)，被设置在所述汽水分离器10的底部，用于排出所述液态水。
[0022]其中，所述第一阀门与所述第二阀门为电磁阀。
[0023]为了准确监测汽水分离器内的液态水与氮气的量，在一实施例中，所述汽水分离器还可包括：浓度传感器，用于检测所述氮气的浓度；和/或液位传感器，用于检测所述液态水的液位高度。
[0024]其中，所述浓度传感器14可被设置在所述汽水分离器的内部，例如，所述浓度传感器14可被设置在所述汽水分离器的顶部、第一侧面或者第二侧面上。所述液位传感器13可被设置在所述汽水分离器的内部，例如，所述液位传感器13被设置在所述第二侧面上且所述液位传感器13所在的高度低于所述隔板23的第二端(例如，左端)的高度。
[0025]由此，本实施例可绕开水含量和氮气浓度理论计算的困难，直接监控汽水分离器内部的液位和氮气分压，并可据此制定了燃料电池运行全阶段(启动、带载和吹扫)的排水排气控制策略。
[0026]在本实施例中，为同时保证燃料电池的阳极排水量和排氮量的准确，对汽水分离器进行重新设计，将排水口(第二阀门)和排气口(第二阀门)分离，并集成液位传感器和氮气浓度传感器来实现阳极排水排氮量的精准控制过程。
[0027]在一实施例中，所述汽水分离器10还可包括：斜槽24，被设置在所述汽水分离器10的底部，所述斜槽24的第一端面(A面)与所述第一侧面(例如，右侧面)连接并且第二端面(B面)与所述第二侧面(例如，左侧面)之间留有第二空隙。
[0028]其中，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。
[0029]其中，所述第一端面(A面)的面积大于所述第二端面(B面)的面积。也就是说，所述斜槽24与所述隔板23的倾斜趋势相类似。所述隔板23的倾斜设计使得气流过程中的液态水在重力的作用下跌落到储水容积中暂时储存，斜槽的倾斜设计使得储水容积底部的水更容易排出，以防止水聚集在容器内。
[0030]相应地，其中，所述第二阀门(例如，电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽水分离器，其特征在于，所述汽水分离器包括：外壳，该外壳包括相对设置的第一侧面与第二侧面；入口，被设置在所述第一侧面上，用于引入汽水混合物；隔板，所述隔板的第一端被设置在所述入口的下方并且所述隔板的第二端与所述第二侧面之间留有第一空隙，用于引导所述汽水混合物中的液态水进入所述汽水分离器的下半空间；挡板，被倾斜设置在所述隔板的上方，用于阻挡所述汽水混合物中的氢气流向所述第二侧面；第一阀门，被设置在所述第二侧面上，用于排出所述汽水混合物中的氮气；以及第二阀门，被设置在所述汽水分离器的底部，用于排出所述液态水。2.根据权利要求1所述的汽水分离器，其特征在于，所述汽水分离器还包括：斜槽，被设置在所述汽水分离器的底部，所述斜槽的第一端面与所述第一侧面连接并且第二端面与所述第二侧面之间留有第二空隙。3.根据权利要求2所述的汽水分离器，其特征在于，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。4.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：付玲，吴宇靖，樊钊，张彪，李伟，刘延斌，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：新型
国别省市：