一种燃料电池用高效L型旋风气水分离器的制作方法

本发明涉及旋流分离器，特别是涉及一种燃料电池用高效l型旋风气水分离器。

背景技术：

1、pem燃料电池，即质子交换膜燃料电池，是这一种直接将氢氧反应的化学能转化为电能的能源装置，反应直接生成水，无污染物排放，且效率高。目前pem燃料电池在道路车辆上的应用正处于商业化应用的前期，其主要障碍是成本高、寿命短、加氢设施少、储氢运氢成本高、环境适应性等。

2、为保证反应效率、阳极(氢气)采用过计量比供应氢气，比如额定工况下，阳极侧计量比通常在1.5左右，阳极出气还有大量的未反应氢气，如果直接排放则会造成巨大的浪费和很高的安全风险。所以阳极出气会通过引射器或循环泵再次引入到进气中，以循环利用。阳极出气为饱和气体，不仅含有大量的水蒸汽，还带有大量的微小的液态水滴。如果不将液态水去除而直接引入到阳极进气中，会引起电堆水淹，造成性能下降、寿命衰减。

3、为了去除阳极出气中的微小液态水滴，阳极出气会经过气水分离器后再引入到阳极进气。气水分离器的主要作用为分离出气体中的微小液态，然后排出，同时尽量减小气体通过分水器的压降。

4、常规旋风式气水分离器具备设备体积小、适合长周期运转等诸多优点，迄今己在化工行广泛应用，在燃料电池上也已经应用，其结构如图1所示，1为气体和液态水混合物入口，2为导流旋风结构，将1进入的气体和水蒸气混合物流动转化为圆周运行，通过圆周运动，密度大的液态水将汇集到外圆周，形成大液滴；3为排水口，分离出的液态水通过该排水口，排至分离器外，通常在排水口安装有排水阀，排水阀间歇性开启，将液态水排出；4为回气口，除水后的气体再通过该口回流以循环利用。

5、常规旋风式气水分离器存在分离效率低，回气带有大量液态水，液态水会造成阳极水淹，使电堆阳极进气端前几片明显性能偏低，不仅降低整体性能，也会降低电堆寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种燃料电池用高效l型旋风气水分离器，以解决上述现有技术存在的问题，在不增加系统结构尺寸的前提下，能够将分离水和气体隔离开来，防止水分上卷回吸。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种燃料电池用高效l型旋风气水分离器，包括

3、进气口，所述进气口设置在气水分离器主体的上部侧边；以及

4、导流叶片，所述气水分离器主体的内腔中设置有所述导流叶片；以及

5、排水机构，所述排水机构包括汇流槽和排水口，所述气水分离器主体的底部倾斜设置有所述汇流槽，所述汇流槽的末端与排水口连通，所述排水口位于所述气水分离器主体的侧边外部；以及

6、回气口，所述气水分离器主体的顶部开设有所述回气口。

7、优选地，所述气水分离器主体的底面倾斜设置。

8、优选地，所述气水分离器主体的底面倾斜角度为≥3°。

9、优选地，所述气水分离器主体的底面开口处与所述汇流槽的进水口相衔接，所述汇流槽的底面倾斜角度与气水分离器主体底面的倾斜角度相同。

10、优选地，所述汇流槽的横截面为梯形，所述汇流槽的末端与竖直向下的所述排水口连通。

11、优选地，所述汇流槽的高度为所述气水分离器主体高度的四分之一。

12、优选地，所述汇流槽的末端与气水分离器主体轴线的水平距离等于所述气水分离器主体的直径。

13、优选地，所述排水口处安装有排水阀，所述排水阀间歇性开启。

14、本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

15、本发明中的燃料电池用高效l型旋风气水分离器，包括进风口、导流叶片、排水机构和回气口，气水分离器内的液态水组成的外旋流紧贴外圆周旋转，且旋转速度快，常规情况下很难排出，本发明通过设计了l型排水机构，液态水组成的外圆周旋流在周向力作用下，会自动被甩入汇流槽内，分水器底面设计倾斜角，在重力作用下，液态水分会停留在回流槽内，排水口打开，即可自动排出，防止水分上卷回吸，从而使得回气中几乎不会带有液态水，避免造成阳极水淹降低电堆寿命。

技术特征：

1.一种燃料电池用高效l型旋风气水分离器，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的燃料电池用高效l型旋风气水分离器，其特征在于：所述气水分离器主体的底面倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的燃料电池用高效l型旋风气水分离器，其特征在于：所述气水分离器主体的底面倾斜角度≥3°。

4.根据权利要求2所述的燃料电池用高效l型旋风气水分离器，其特征在于：所述气水分离器主体的底面开口处与所述汇流槽的进水口相衔接，所述汇流槽的底面倾斜角度与气水分离器主体底面的倾斜角度相同。

5.根据权利要求1所述的燃料电池用高效l型旋风气水分离器，其特征在于：所述汇流槽的横截面为梯形，所述汇流槽的末端与竖直向下的所述排水口连通。

6.根据权利要求1所述的燃料电池用高效l型旋风气水分离器，其特征在于：所述汇流槽的高度为气水分离器主体总高度的四分之一。

7.根据权利要求1所述的燃料电池用高效l型旋风气水分离器，其特征在于：所述汇流槽的末端与气水分离器主体轴线的水平距离等于所述气水分离器主体的直径。

8.根据权利要求1所述的燃料电池用高效l型旋风气水分离器，其特征在于：所述排水口处安装有排水阀，所述排水阀间歇性开启。

技术总结
本发明公开一种燃料电池用高效L型旋风气水分离器，包括进风口、导流叶片、排水机构和回气口，气水分离器内的液态水组成的外旋流紧贴外圆周旋转，且旋转速度快，常规情况下很难排出，本发明通过设计了L型排水机构，液态水组成的外圆周旋流在周向力作用下，会自动被甩入汇流槽内，分水器底面设计倾斜角，在重力作用下，液态水分会停留在回流槽内，排水口打开，即可自动排出，防止水分上卷回吸，从而使得回气中几乎不会带有液态水，避免造成阳极水淹降低电堆寿命。

技术研发人员：谢佳平,朱维,葛超峰,曾群欣
受保护的技术使用者：海卓动力（北京）能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22