一种二级分水器以及燃料电池系统技术方案

技术编号:41255397 阅读:2 留言:0更新日期:2024-05-11 09:15
本技术涉及一种二级分水器及燃料电池系统,该二级分水器呈T字形,包括一号仓、二号仓和三号仓,一号仓、二号仓和三号仓的一端汇集并连通,且一号仓垂直于二号仓和三号仓,二号仓和三号仓竖直分布,一号仓的另一端设置进气口,二号仓的另一端设置出气口,三号仓的另一端设置排液口,在一号仓、二号仓和三号仓汇集处设有滤水单元和吸水单元,滤水单元斜向布置且面向一号仓气体流动方向,吸水单元在滤水单元的底部。该燃料电池系统的电堆氢气入口处设有上述二级分水器。本技术通过二级分水器对入堆氢气中混有的液态水进行分离,避免电堆入堆端水淹、解决电堆开启初始状态阳极侧过干问题,调节阳极侧湿度,成本低且简单易实施。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及燃料电池,具体涉及一种二级分水器以及燃料电池系统


技术介绍

1、燃料电池是一种把燃料的化学能直接转换成电能的化学装置,是最有发展前途的发电技术,可取代发动机应用于车辆、电站、电源等领域,但目前还存在容易发生水淹、干膜、功率不能快速响应等问题。

2、燃料电池系统阳极分水器本身分水能力不足,回流的氢气中还残留部分液态水,加之分水器后端可能发生的温差冷凝,又增加了电堆进入氢气的液体水。过多的液态水进堆容易造成电堆的局部水淹。水淹将阻碍燃料气体的流动,导致反应缺气而引发其它副反应,加速催化层内碳的腐蚀,还会引起局部的温度热点;这些冷凝水还会造成下电吹扫吹不干,液态水存续在电堆内部,冰点环境下,结冰/融化的反复,对电堆内部催化剂和膜等都造成不可逆的损坏,严重影响燃料电池系统性能和寿命。

3、但同时,湿度是电堆运行优劣的重要调节参数之一,它关乎于电堆内部电化学反应场所的健康程度。对于自增湿堆而言,开堆初始状态的阳极侧入堆氢气完全是干氢气,电堆处于干膜状态,需要小功率开启,将回流的氢气湿度升上来,不能直接拉到过高功率;运行中,如果阳极气体入堆温度与堆温度差异过大,过多的冷凝,又降低了进堆氢气中的气态水含量,造成运行中干膜。膜干故障会引起电阻率上升,使得电堆在运行过程中产热增加,进一步导致能量转化效率降低及更为严重的膜干故障,甚至膜撕裂,严重影响输出性能和剩余寿命。

4、因此,本领域急需一种将入堆氢气中液态水去除干净、能够调节气态水含量,且低成本的方案。


技术实现思路</b>

1、本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种二级分水器。

2、本申请之目的还在于提供一种含有二级分水器的燃料电池系统。

3、为了实现本技术之目的,本申请提供以下技术方案。

4、在第一方面中,本申请提供一种二级分水器,所述二级分水器呈t字形,包括一号仓、二号仓和三号仓,所述一号仓、二号仓和三号仓的一端汇集并连通,且所述一号仓垂直于二号仓和三号仓,所述二号仓和三号仓竖直分布,所述一号仓的另一端设置进气口,所述二号仓的另一端设置出气口,所述三号仓的另一端设置排液口,在所述一号仓、二号仓和三号仓汇集处设有滤水单元和吸水单元,所述滤水单元斜向布置且面向所述一号仓气体流动方向,所述吸水单元在所述滤水单元的底部。

5、在第一方面的一种实施方式中,所述滤水单元的底部与一号仓的底部抵接,所述滤水单元的顶部斜向上伸入二号仓内,且所述滤水单元在水平面上的投影面积与所述二号仓的截面积相比为1:(2~3)。

6、在第一方面的一种实施方式中,所述滤水单元选自多层滤布、多层滤网或者多孔通孔陶瓷中的一种。

7、在第一方面的一种实施方式中,所述吸水单元固定在三号仓的顶部,且与所述滤水单元的底部抵接,所述吸水单元采用吸水材质。

8、在第一方面的一种实施方式中,所述排液口设有排水阀。

9、在第一方面的一种实施方式中,所述三号仓内设有储水空间,所述储水空间位于吸水单元和排水阀之间。

10、在第一方面的一种实施方式中,所述二号仓底部的侧壁固定有吸水材料。

11、在第二方面,本申请还提供一种燃料电池系统,所述燃料电池系统包括电堆、氢气源、空气源和回收单元,所述电堆设有氢气入口、氢气出口、空气入口和空气出口,所述氢气源依次通过比例阀和引射器与氢气入口连接,所述氢气出口处设有一级分水器,并通过一级分水器将未反应的氢气循环输送至引射器中,所述空气源与空气入口连接,所述燃料电池系统还包括如上所述二级分水器,其中,所述二级分水器的进气口与引射器的出口连接,所述二级分水器的出气口与氢气入口连接,所述二级分水器的排液口与回收单元连接。

12、与现有技术相比,本技术的有益效果在于:

13、(1)在二级分水器内部设置滤水单元,能将氢气中的液滴积聚,避免其回流至电堆内部引起水淹,结构简单,成本低廉;

14、(2)同时,本申请在二级分水器内设置吸水单元,其能将由滤水单元收集得到的水进行储存,当氢气过于干燥时,吸水单元能调节氢气的湿度,避免干膜的出现。

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【技术保护点】

1.一种二级分水器,其特征在于,所述二级分水器呈T字形,包括一号仓、二号仓和三号仓,所述一号仓、二号仓和三号仓的一端汇集并连通,且所述一号仓垂直于二号仓和三号仓,所述二号仓和三号仓竖直分布,所述一号仓的另一端设置进气口,所述二号仓的另一端设置出气口,所述三号仓的另一端设置排液口,在所述一号仓、二号仓和三号仓汇集处设有滤水单元和吸水单元,所述滤水单元斜向布置且面向所述一号仓气体流动方向,所述吸水单元在所述滤水单元的底部。

2.如权利要求1所述的二级分水器,其特征在于,所述滤水单元的底部与一号仓的底部抵接,所述滤水单元的顶部斜向上伸入二号仓内,且所述滤水单元在水平面上的投影面积与所述二号仓的截面积相比为1:(2~3)。

3.如权利要求1所述的二级分水器,其特征在于,所述滤水单元选自多层滤布、多层滤网或者多孔通孔陶瓷中的一种。

4.如权利要求1所述的二级分水器,其特征在于,所述吸水单元固定在三号仓的顶部,且与所述滤水单元的底部抵接,所述吸水单元采用吸水材质。

5.如权利要求1所述的二级分水器,其特征在于,所述排液口设有排水阀。

>6.如权利要求5所述的二级分水器,其特征在于,所述三号仓内设有储水空间,所述储水空间位于吸水单元和排水阀之间。

7.如权利要求1所述的二级分水器,其特征在于,所述二号仓底部的侧壁固定有吸水材料。

8.一种燃料电池系统,所述燃料电池系统包括电堆、氢气源、空气源和回收单元,所述电堆设有氢气入口、氢气出口、空气入口和空气出口,所述氢气源依次通过比例阀和引射器与氢气入口连接,所述氢气出口处设有一级分水器,并通过一级分水器将未反应的氢气循环输送至引射器中,所述空气源与空气入口连接,其特征在于,所述燃料电池系统包括如权利要求1~7任一所述二级分水器,其中,所述二级分水器的进气口与引射器的出口连接,所述二级分水器的出气口与氢气入口连接,所述二级分水器的排液口与回收单元连接。

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【技术特征摘要】

1.一种二级分水器,其特征在于,所述二级分水器呈t字形,包括一号仓、二号仓和三号仓,所述一号仓、二号仓和三号仓的一端汇集并连通,且所述一号仓垂直于二号仓和三号仓,所述二号仓和三号仓竖直分布,所述一号仓的另一端设置进气口,所述二号仓的另一端设置出气口,所述三号仓的另一端设置排液口,在所述一号仓、二号仓和三号仓汇集处设有滤水单元和吸水单元,所述滤水单元斜向布置且面向所述一号仓气体流动方向,所述吸水单元在所述滤水单元的底部。

2.如权利要求1所述的二级分水器,其特征在于,所述滤水单元的底部与一号仓的底部抵接,所述滤水单元的顶部斜向上伸入二号仓内,且所述滤水单元在水平面上的投影面积与所述二号仓的截面积相比为1:(2~3)。

3.如权利要求1所述的二级分水器,其特征在于,所述滤水单元选自多层滤布、多层滤网或者多孔通孔陶瓷中的一种。

4.如权利要求1所述的二级分水器,其特征在于,所述吸水单元固定在三号仓的顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员:祁星鑫袁飞徐震叶龙马海燕
申请(专利权)人:浙江高成绿能科技有限公司
类型:新型
国别省市:

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