[发明专利]气水分离器

说明书

本发明涉及一种气水分离器，其用于将气水混合气体中的气体和水分进行分离，包括壳体，并且所述壳体上设置进气口、出气口和出水口，所述壳体内限定有截面为环形的流体通道，从所述进气口进入的所述气水混合气体流过所述流体通道后从所述出气口流出；所述流体通道内设置有至少一组叶片环组件，所述叶片环组件使得流过所述叶片环组件后的所述气水混合气体形成螺旋气流。本发明的气水分离器的气水分离效率高且效果好。

技术领域

本发明涉及燃料电池排水技术领域，具体地，涉及一种气水分离器。

背景技术

燃料电池利用氧气和氢气在电堆内部发生电化学反应产生电能，电化学反应完毕后会产生水和氢气的混合气体，其中水需要从燃料电池内部排出，而氢气则需要导回电堆内部再次进行反应，以提高氢气的利用效率，因此需要尽可能地将混合气体中的水和氢气分离。当前常用的气水分离装置往往采用“迷宫”式结构，如图1所示，一种常用的气水分离装置10，包括壳体11，壳体11内限定有气水分离腔，壳体11上设置有进气口12、出气口14和出水口13，壳体11内设置有相互错落(迷宫式)的挡板15。混合气体从进气口12进入气水分离腔，在挡板15的阻挡下，混合气体中的水逐渐凝聚在挡板15上，凝聚的水沿着挡板从出水口13排出，分离后的气体则通过出气口14排出，以此达到分离水和氢气的目的。然而这种气水分离装置的分离效率和效果都不理想，分离后的氢气中仍然存在较高比例的水分。因此亟需一种气水分离效率高且效果好的新型的气水分离器。

发明内容

本发明提供了一种气水分离器，其用于将气水混合气体中的气体和水分进行分离，包括壳体，并且所述壳体上设置进气口、出气口和出水口，所述壳体内限定有截面为环形的流体通道，从所述进气口进入的所述气水混合气体流过所述流体通道后从所述出气口流出；所述流体通道内设置有至少一组叶片环组件，所述叶片环组件使得流过所述叶片环组件后的所述气水混合气体形成螺旋气流。

经由进气口进入的气水混合气体在叶片环组件处执行气水分离，气水混合气体中的水分在截面为环形的流体通道的周壁上凝聚为液态水，之后通过出水口排出；进行气水分离之后的气体则通过出气口排出。本发明的气水分离器对气水混合气体的气水分离效率高且效果好，经过本发明的气水分离器执行气水分离之后的气体中水分含量非常低。

在其中一个实施例中，所述叶片环组件还在所述流体通道的径向上对流经的所述气水混合气体产生朝向所述流体通道的外周壁的推动效果。

在其中一个实施例中，每组所述叶片环组件都包括多个叶片元件，每个所述叶片元件都沿着围绕所述流体通道的轴线的螺旋线延伸。

在其中一个实施例中，每个所述叶片元件相对所述流体通道的径向具有外倾夹角，从而对流经的所述气水混合气体产生径向向外的推力。

在其中一个实施例中，所述外倾夹角的范围为3°至7°。

在其中一个实施例中，所述外倾夹角为5°

在其中一个实施例中，所述壳体内还设置有阻水组件，在从所述进气口到所述出气口的气体流动方向上，所述阻水组件设置在所述叶片环组件的下游和所述出气口的上游之间，所述阻水元件能够阻隔液态水透过所述阻水元件，并且允许气体透过所述阻水元件。

在其中一个实施例中，所述阻水元件为管状阻水元件，所述管状阻水元件由憎水性材料制成，所述筒状阻水组件包括透气的中心管和设置在所述中心管的外表面的憎水膜。

在其中一个实施例中，所述憎水膜由聚四氟乙烯微孔材料制成或者由憎水性纳米材料制成。

在其中一个实施例中，所述壳体包括顶壁、底壁和位于所述顶壁与所述底壁之间的侧壁，所述出气口设置在所述顶壁，所述出水口设置在所述底壁，所述气水分离器还包括筒状的第一隔板，所述第一隔板的第一端围绕所述出气口与所述顶壁连接，所述第一隔板的第二端远离所述出气口且为开口端，所述第一隔板与相对的所述壳体的所述侧壁之间形成所述流体通道，所述进气口设置在所述壳体上与所述第一隔板相对的位置。