用于燃料电池的氢-水分离器制造技术

本公开提供了“用于燃料电池的氢

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的氢
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水分离器


[0001]本公开涉及具有燃料电池动力装置的车辆，并且更具体地涉及氢
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水分离器。

技术介绍

[0002]氢燃料电池以及特别地质子交换膜燃料电池(PEMFC)是用于汽车和固定式应用的一种潜在电源。PEMFC中的反应涉及氢分子在阳极处分裂成氢离子和电子，而质子与氧和电子在阴极处重新结合以形成水并释放热量。通常，质子交换膜在PEMFC中用作质子导体。包含例如铂和/或铂合金的催化剂层用于催化电极反应。可包括微孔层和气体扩散背衬层的气体扩散层用于传输反应物气体和电子以及除去产物水和热量。

技术实现思路

[0003]根据一个实施例，一种用于燃料电池的氢
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水分离器包括：上部分离腔室，所述上部分离腔室具有限定入口端口的第一圆柱形侧壁；以及下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水。所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口。分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间。所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口。出口管竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述分隔件上方和所述入口端口下方的进口。
[0004]根据另一实施例，一种用于燃料电池的氢
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水分离器包括上部壳体，所述上部壳体具有顶部和第一圆柱形侧壁，所述顶部和所述第一圆柱形侧壁协作以限定分离腔室。入口端口与所述第一侧壁相切地布置。出口管竖直地布置在所述分离腔室中并从所述顶部向下延伸并且限定设置在所述入口端口下方的进口。下部壳体具有底部和第二圆柱形侧壁，所述底部和所述第二圆柱形侧壁协作以限定被配置为收集分离的水的收集腔室，其中所述第二侧壁限定设置成高于所述底部的排放端口。环形分隔件将所述分离腔室和所述收集腔室分开并限定允许水从所述分离腔室流到所述收集腔室的一个或多个开口。
[0005]根据又一实施例，一种燃料电池系统包括氢燃料电池，所述氢燃料电池限定氢入口端口和出口端口。喷射器与所述入口端口流体连通地连接。分离器具有与所述氢出口端口流体连通的入口导管和与所述喷射器流体连通的出口导管。所述分离器包括上部分离腔室，所述上部分离腔室具有限定所述入口导管的出口的第一圆柱形侧壁，其中所述出口导管包括竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述入口导管的所述出口下方的进口的管。并且包括下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水，其中所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口。分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间，所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口。
附图说明
[0006]图1是燃料电池车辆的示意图。
[0007]图2是质子交换膜燃料电池组的分解视图。
[0008]图3是燃料电池系统的示意图。
[0009]图4是燃料电池系统的氢
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水分离器的横截面侧视图。
[0010]图5是出于说明目的以倒置取向示出的氢
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水分离器的分隔件的透视图。
具体实施方式
[0011]本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节并不解释为限制性，而仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，符合本公开教导的特征的各种组合和修改对于特定应用或实现方式可能是期望的。
[0012]PEMFC是用于机动车辆的流行燃料电池选择。PEMFC一般包括质子交换膜(PEM)。阳极和阴极典型地包括支撑在碳颗粒上并与离聚物混合的细碎催化剂颗粒(通常为铂)。催化剂混合物沉积在膜的相对侧上。阳极催化剂混合物、阴极催化剂混合物和PEM的组合形成催化剂涂覆的膜电极(CCM)。为了促进反应物气体向催化剂混合物的传输并从催化剂混合物除去过量的水和热量，可以在CCM的任一侧上施涂可以包括微孔层和基于碳纤维的气体扩散背衬层的气体扩散层(GDL)，以形成膜电极组件(MEA)。GDL还为包括PEM和催化剂混合物的软质品提供机械支撑。
[0013]MEA夹置在双极板之间以形成单元电池。双极板通常包括阳极侧和阴极侧。阳极燃料流通道设置在双极板的阳极侧上，所述阳极燃料流通道允许阳极气体流动到MEA的阳极侧。阴极氧化剂流通道设置在双极板的阴极侧上，所述阴极氧化剂流通道允许阴极气体流动到MEA的阴极侧。冷却剂通道可以安置在双极板的阳极侧与阴极侧之间，以对燃料电池进行热调节。
[0014]若干单元电池通常组合成燃料电池组以产生期望电力。例如，燃料电池组可包括串联布置的两百或更多个单元电池。燃料电池组接收阴极反应气体，通常是由压缩机迫使通过燃料电池组的空气流。并非所有氧都被燃料电池组消耗掉，并且空气中的一些被输出为阴极废气，所述阴极废气可包括水作为燃料电池组副产物。燃料电池组还接收流入燃料电池组的阳极侧中的阳极氢反应气体。
[0015]参考图1，车辆10包括用于向至少一个电机12提供电力的燃料电池系统19。车辆10还可以包括电连接到燃料电池系统19和电机12的牵引电池14。电机12经由传动系18连接到从动轮16。在车辆10操作期间，氢燃料和空气被馈送到系统19的燃料电池中，从而形成电力。电机12接收电力作为输入，并且输出用于驱动车轮16以推进车辆10的扭矩。
[0016]参考图2，系统19的示例性燃料电池20包括堆叠在一起的两个单元电池22、24。双电池组仅是示例，并且燃料电池20可包括数十或数百个堆叠的单元电池。第一单元电池22包括夹置在第一端板28与双极板30之间的MEA 26。MEA 26包括多个不同层，所述多个不同层包括PEM 32、一对气体扩散层(GDL)34以及一对催化剂层36。端板28包括限定用于氢燃料
的多个流动路径40的阳极侧38。双极板30包括限定用于空气的多个流动路径44的阴极侧42和限定用于第二单元电池24的氢燃料的多个流动路径48的阳极侧46。第二MEA50夹置在双极板30与最后端板52之间。最后端板52包括限定用于空气的多个流动路径56的阴极侧54。冷却剂通道58、60、62被配置为使冷却剂(诸如乙二醇)循环。
[0017]参考图3，燃料电池系统19包括燃料电池或燃料电池组20。燃料电池组20包含阳极侧114、阴极侧116和它们之间的隔膜118。燃料电池系统19例如与高压总线120或牵引电池电通信并向其提供能量。燃料电池组20还可具有冷却回路(未示出)。
[0018]在燃料电池系统19的操作期间，产物水、诸如氢的残余燃料和诸如氮的副产物可积聚在燃料电池组20的阳极侧11本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的氢
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水分离器，所述氢
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水分离器包括：上部分离腔室，所述上部分离腔室具有第一圆柱形侧壁，所述第一圆柱形侧壁限定入口端口；下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水，所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口；分隔件，所述分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间，所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口；以及出口管，所述出口管竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述分隔件上方和所述入口端口下方的进口。2.如权利要求1所述的氢
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水分离器，其中所述入口端口与所述侧壁相切地布置。3.如权利要求1所述的氢
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水分离器，其中所述分隔件是环形的。4.如权利要求1所述的氢
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水分离器，其中所述分隔件包括由所述一个或多个开口包围的实心中心盘。5.如权利要求1所述的氢
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水分离器，其中所述分隔件包括上侧和下侧，并且所述分隔件还包括从所述下侧悬垂的挡板。6.如权利要求5所述的氢
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水分离器，其中所述挡板限定多个开口。7.如权利要求5所述的氢
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水分离器，其中所述挡板是细长的并且相对于所述分隔件径向布置。8.如权利要求7所述的氢
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水分离器，其中所述分隔件还包括从所述下侧悬垂的第二挡板。9.如权利要求8所述的氢
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水分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：