[实用新型]燃料电池阳极尾气离心式气水分离装置

说明书

本实用新型涉及一种燃料电池阳极尾气离心式气水分离装置。它解决了现有氢气循环装置气水分离效果不佳，容易堵塞燃料电池电堆极板流道的问题，它包括分离罐体，分离罐体上端设有进气口，分离罐体下端设有排水口，分离罐体上端设有轴线与进气口轴线相互垂直的出气口，分离罐体上端穿设进气管，进气管上端位于分离罐体外侧且形成进气口，进气管下端竖直向下延伸至分离罐体内腔的中下部且进气管下端面呈封闭状态，进气管下端周向外侧连接有离心式毛细气管结构，进气管通过离心式毛细气管结构与分离罐体的空腔相互连通。本实用新型优点在于：分离效果好，有效避免了燃料电池电堆极板流道产生堵塞的问题。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池阳极尾气离心式气水分离装置。

背景技术

氢燃料电池是将化学能通过电化学反应直接转换为电能的发电装置，具有效率高、功率大、供电时间长、寿命长、可靠性高、噪声低及不产生有害排放物等特点，在交通运输领域有着巨大应用潜力。氢燃料电池在工作时，空气中的氧气和氢气进入燃料电池发生电化学反应生成水，同时有反应不完全的氢气排出，为提高氢气利用效率，一般将反应不完全的氢气通过氢循环泵或引射装置再次导入氢燃料电池燃料入口，现有技术中氢气循环装置由于分离的负荷范围小，易发生液阻现象，导致燃料电池功率不足，而且若车辆发生剧烈颠簸或上下大坡度易出现分离水倒灌进入回氢管路，分离稳定性不佳，同时，由于水和反应不完全的氢气分离不彻底，高湿度循环燃料气体进入燃料电池后会造成阳极出现水淹现象，堵塞燃料电池电堆极板流道，影响氢燃料电池输出功率，甚至导致氢燃料电池出现损坏。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种氢燃料电池气水分离装置[CN201910577514.6]，它包括气水分离器主体和设在气水分离器主体上的混合气进口、回氢口和排水口以及废气出口，还包括内筒，所述回氢口设在气水分离器主体的顶部，所述排水口设在气水分离器主体的底部，所述混合气进口设在气水分离器主体的侧壁上，混合气进口的进气方向与气水分离器主体的内壁相切，所述内筒通过设在内筒上内法兰设在气水分离器主体内部，内筒中设有上下相通的通道。

上述方案在一定程度上解决了现有的氢气循环装置分离的负荷范围小、分离稳定性不佳的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如：水和反应不完全的氢气分离不彻底易导致燃料电池电堆极板流道产生堵塞，影响氢燃料电池输出功率，甚至导致氢燃料电池出现损坏。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，气水分离效果好的燃料电池阳极尾气离心式气水分离装置。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本燃料电池阳极尾气离心式气水分离装置，包括内部设有空腔且呈筒状的分离罐体，分离罐体上端设有与燃料电池电堆相连的进气口，分离罐体下端设有与进气口同轴设置的排水口，且分离罐体上端位于分离罐体一侧设有轴线与进气口轴线相互垂直的出气口，分离罐体上端穿设有竖直设置的进气管，且进气管上端位于分离罐体外侧且形成进气口，进气管下端竖直向下延伸至分离罐体内腔的中下部且进气管下端面呈封闭状态，进气管下端周向外侧连接有离心式毛细气管结构，进气管通过离心式毛细气管结构与分离罐体的空腔相互连通，且离心式毛细气管结构为呈螺旋状的毛细气管组，毛细气管组通过设置在进气管下端周向外侧的连接座与进气管内腔相连。进入进气管的尾气通过离心式毛细气管结构做螺旋离心式运动，从而实现氢气和水的有效分离，分离后的水附着在分离罐体内壁上，由于重力的作用向下汇集到一起，通过排水口排出，分离出的氢气通过出气口排出再利用，实现了燃料电池尾气中氢气和水的分离，有效避免了燃料电池电堆极板流道产生堵塞，影响氢燃料电池输出功率的问题。

在上述的燃料电池阳极尾气离心式气水分离装置中，毛细气管组包括若干设置在进气管下端周向外侧且呈螺旋状分布设置的毛细气管，毛细气管远离进气管的一端具有出气部，且毛细气管另一端具有与连接座相连通的进气部，且进气管、连接座、进气部、毛细气管、出气部之间相互贯通。螺旋状分布设置的毛细气管可以增大尾气离心运动的趋势和动能。