一种分水器及燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分水器及燃料电池系统，包括：导电管道；导电微孔管填料，设置于导电管道的管腔内，待处理气液混合物与导电微孔管填料摩擦，待处理气液混合物中的液相产生静电得到带负电的水分子；电场极板，设置于导电管道内，且位于导电微孔管填料的下游，电场极板包括相对布置的正极极板和负极极板；电压源，正极电气连接于正极极板，负极电气连接于负极极板，导电微孔管填料与电压源的负极电气连接；集水腔，用于收集沿电场极板滴落的液相

【技术实现步骤摘要】
一种分水器及燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种分水器及燃料电池系统
。

技术介绍

[0002]燃料电池是通过将氧化剂和还原剂通入反应电堆的阴阳两极，通过电化学反应产生将化学能转化为电能实现能量输出，燃料电池电化学反应产物在排出燃料电池后会因为温度下降而凝结成液态
(
如水
)
，使燃料电池的排放变为气液两相流体，该状态会对燃料电池系统电堆下游零部件的运行产生不利影响
(
如流量计
、
循环泵
、
电磁阀
、
膨胀机等
)
，含液态水的气体也会通过循环系统进入电堆，使电堆出现水淹
、
水堵风险，因此需要对液相进行有效地分离
。
[0003]目前燃料电池系统所应用的气液分离装置多为离心
、
阻隔式
、
折流式等，这些分离方式都普便采用机械式分离原理，分离过程对流体状态影响较大，对微液体的分离效果有限，分离能力不可动态调节
。
例如，现有技术中常见的分水器有以下几种：
[0004]1、
第一种分水器为一种通过流体折流上升过程，水滴撞击挡板并受到重力影响下降至集水腔体，从而实现气液分离
。
该分水器只能分离大粒径的液滴，被分离的液体在逐级下落过程中仍会被气流重新卷入流场中，导致分水效率下降
。
此外，导流板会阻碍气体传输，产生不必要的流阻，影响流体状态
。
[0005]2、
第二种分水器为一种通过叶轮导流使气体产生旋转，进而由于离心力促使液滴分离
。
该方法需要较精确的叶轮导流设计，且对流体流速要求较高，流速偏低会导致离心力不足，影响分水效率
。
该设计对小粒径的微液滴分离效果不佳
。
[0006]3、
第三种分水器为一种通过多孔介质阻隔，将液态水与气体进行分离
。
多孔介质会阻碍气体传输，产生不必要的流阻，影响流体状态
。
该设计对小粒径的微液滴分离效果不佳
。
[0007]4、
第四种分水器为一种采用轴承式分气盘
、
通过旋转增加离心力进而使液滴分离
。
该方案对流体流速要求较高，流速偏低会导致离心力不足，影响分水效率，该设计对小粒径的微液滴分离效果不加
。
[0008]第一种和第三种分水器均通过拦截的方式实现气液分离，均存在影响气体传输的问题
。
而第二种和第四种分水器均利用离心力进行气液分离，均存在离心力不足而影响分水效率的问题
。
[0009]因此，如何在不影响气体传输的前提下，保证不受离心力影响分水效率，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

[0010]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种分水器，以在不影响气体传输的前提下，保证不受离心力影响分水效率；
[0011]本专利技术的另一目的在于提供一种具有上述分水器的燃料电池系统
。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0013]一种分水器，包括：
[0014]导电管道，具有供待处理气液混合物通过的管腔；
[0015]导电微孔管填料，设置于所述导电管道的管腔内，待处理气液混合物流经所述导电微孔管填料时，与所述导电微孔管填料摩擦，待处理气液混合物中的液相产生静电得到带负电的水分子；
[0016]电场极板，设置于导电管道的管腔内，且位于所述导电微孔管填料的下游，所述电场极板包括相对布置的正极极板和负极极板；
[0017]电压源，所述电压源的正极电气连接于所述正极极板，所述电压源的负极电气连接于所述负极极板，所述导电微孔管填料与所述电压源的负极电气连接；
[0018]集水腔，用于收集沿所述电场极板滴落的液相
。
[0019]可选地，在上述分水器中，所述导电管道上开设有连通所述集水腔的液相通过孔；
[0020]所述导电管道的管腔设置有引导所述电场极板滴落的液相流经所述液相通过孔的导流板
。
[0021]可选地，在上述分水器中，所述液相通过孔位于所述电场极板的下侧，所述导流板的第一端与所述电场极板连接，第二端与所述导电管道的内壁连接，且所述导流板的第二端位于所述液相通过孔的下侧
。
[0022]可选地，在上述分水器中，所述液相通过孔设置于所述正极极板的下侧；或者，所述正极极板和所述负极极板的下侧均对应设置有所述液相通过孔
。
[0023]可选地，在上述分水器中，所述导电微孔管填料通过集流板与所述电压源的负极电气连接，所述集流板固定于所述导电微孔管填料上
。
[0024]可选地，在上述分水器中，所述集水腔设置有排水管，所述排水管上设置有排水阀门
。
[0025]可选地，在上述分水器中，所述集水腔套设于所述导电管道的外侧，且位于所述电场极板的下侧
。
[0026]可选地，在上述分水器中，所述导电微孔管填料为泡沫金属；和
/
或，所述导电微孔管填料的孔径在
2mm
以下
。
[0027]可选地，在上述分水器中，所述导电微孔管填料与所述导电管道的内壁之间设置有第一绝缘层；和
/
或，
[0028]所述电场极板与所述导电管道的内壁之间设置有第二绝缘层
。
[0029]可选地，在上述分水器中，所述导电管道的外表面设置有绝缘保护层
。
[0030]可选地，在上述分水器中，所述导电微孔管填料与所述电压源的负极之间串联有电流传感器，通过所述电流传感器测得的电流值可得到分水率和分水量；
[0031][0032][0033]其中：
[0034]Q
’‑
分水率；
[0035]Q
‑
分水量；
[0036]m
‑
液滴质量；
[0037]I
‑
电流值，由所述电流传感器测得；
[0038]F
‑
法拉第常数
。
[0039]本专利技术提供的分水器，用于对气液二相混合流体
(
即待处理气液混合物
)
进行处理，以分离出其中的液相
。
气液二相混合流体进入导电管道内，导电管道的管腔中填充有导电微孔管填料
(
其为导电材料
)
，气液二相混合流体被约束于导电微孔管填料中，并高速通过该区域
。
该过程中，由于导电微孔管填料对流体流向的约束，通过导电微孔管填料的流体流动方向与导电管道的延伸方向平行，可以起到稳流作用
。
同步的，气液二相混合流体中液态水滴受到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种分水器，其特征在于，包括：导电管道
(101)
，具有供待处理气液混合物通过的管腔；导电微孔管填料
(102)
，设置于所述导电管道
(101)
的管腔内，待处理气液混合物流经所述导电微孔管填料
(102)
时，与所述导电微孔管填料
(102)
摩擦，待处理气液混合物中的液相产生静电得到带负电的水分子；电场极板，设置于导电管道
(101)
的管腔内，且位于所述导电微孔管填料
(102)
的下游，所述电场极板包括相对布置的正极极板
(107)
和负极极板
(106)
；电压源
(109)
，所述电压源
(109)
的正极电气连接于所述正极极板
(107)
，所述电压源
(109)
的负极电气连接于所述负极极板
(106)
，所述导电微孔管填料
(102)
与所述电压源
(109)
的负极电气连接；集水腔
(110)
，用于收集沿所述电场极板滴落的液相
。2.
根据权利要求1所述的分水器，其特征在于，所述导电管道
(101)
上开设有连通所述集水腔
(110)
的液相通过孔
(113)
；所述导电管道
(101)
的管腔设置有引导所述电场极板滴落的液相流经所述液相通过孔
(113)
的导流板
(111)。3.
根据权利要求2所述的分水器，其特征在于，所述液相通过孔
(113)
位于所述电场极板的下侧，所述导流板
(111)
的第一端与所述电场极板连接，第二端与所述导电管道
(101)
的内壁连接，且所述导流板
(111)
的第二端位于所述液相通过孔
(113)
的下侧
。4.
根据权利要求3所述的分水器，其特征在于，所述液相通过孔
(113)
设置于所述正极极板
(107)
的下侧；或者，所述正极极板
(107)
和所述负极极板
(106)
的下侧均对应设置有所述液相通过孔
(113)。5.
根据权利要求1所述的分水器，其特征在于，所述导电微孔管填料

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宇琨，陈沛，王克勇，董梁，
申请(专利权)人：上海捷氢科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：