[发明专利]一种气液分离器、燃料电池系统、控制方法以及车辆

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种气液分离器、燃料电池系统、控制方法以及车辆；所述气液分离器包括机体、热源和冷源，所述机体内具有空腔，所述机体上开设有与空腔连通的第一排水口；所述热源和冷源设置在机体的侧壁上，热源位于冷源的下方；所述热源所在高度小于等于第一排水口；本发明通过热源和冷源进行加热或者制冷，以实现对回流水蒸气含量多少的控制；进入第一排水口、排水阀时，为了防止发生结冰堵塞，开启热源，热源与第一排水口位于同一水平面上或低于第一排水口设置，使等高位置区域的结冰区进行加热，以融化冰，使得系统排水顺畅；该布置中，排水阀位于高点，能够避免排水阀内部积水结冰，以此保护排水阀结构。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种气液分离器、燃料电池系统、控制方法以及车辆。

背景技术

燃料电池中的电化学反应离不开水，通常氢气侧增湿通过氢回流系统实现，即电堆氢气侧出堆的气液混合物(包括未消耗的氢气、水蒸气、液态水以及少量氮气等)，先经过气液分离器将混合物中的气、液进行分离，分离后的氢气、水蒸气等与来自氢瓶的新鲜氢气重新混合后，实现入堆增湿效果，重新供给电堆反应消耗。分离出的液态水在气液分离器内部储液腔储存，通过排水阀间断的启闭将水排出。

由于出堆后的高温气体在与新鲜氢气混合之前，通常会向环境散热，由于没有热源，导致水蒸气因温度降低发生冷凝，析出液态水，使得回流气体的实际水蒸气含量降低，入堆水含量降低，且无法进行控制。

在冷态环境中，由于氢气回流路含有液态水，尤其是气液分离器内部的储液腔、排水阀位置存在于液态水环境，如若结冰，会导致分离器内液态水无法排出而大量进入电堆，堵塞气体反应通道，造成电堆工作异常。此外，排水阀内部结冰融冰过程，会对阀片结构造成损坏，增加维修成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种燃料电池阳极(氢气侧)温湿度控制方案，解决回流气体中水蒸气含量多少控制、防止排水阀结冰的气液分离器、燃料电池系统、控制方法以及车辆。

为了解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案为：

一种气液分离器，包括机体、热源和冷源，所述机体内具有空腔，所述机体上开设有与空腔连通的第一排水口；

所述热源和冷源设置在机体的侧壁上，所述机体垂直方向上热源位于冷源的下方；

所述热源与第一排水口位于同一水平面上或低于第一排水口设置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的第二种技术方案为：

一种燃料电池系统，包括上述的气液分离器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的第三种技术方案为：

一种上述的燃料电池系统的控制方法，包括

降低回流水蒸气含量：燃料电池出堆的高温气液混合物进入气液分离器内，控制器控制冷源开启，实现回流水蒸气的含量降低；

增加回流水蒸气含量：燃料电池出堆的高温气液混合物进入气液分离器内，控制器控制热源开启，实现回流水蒸气的含量增加；

防止排水阀结冰：冷态环境中，当气液分离器液位过高，淹没结冰区，进入第一排水口、第一排水阀时，控制器开启热源，对第一排水口、结冰区进行加热。

为了解决上述技术问题，本发明采用的第四种技术方案为：

一种车辆，包括上述的燃料电池系统。