用于燃料电池的氢气汽水分离器的制作方法

本发明属于尾气处理装置技术领域，具体涉及一种用于燃料电池的氢气汽水分离器。

背景技术

近年来，随着燃料电池的盛行，各大公司尤其大部分车企都推出自己的新能源燃料电池气车，基本都能实现燃料电池给气车充电的原理性技术。但系统的稳定性，成本的下降，以及关键零部件的开发等叩待解决的问题仍然很多，例如尾排氢气的汽水分离器的开发。尾排氢气排入大气，可能危害人的生命健康，甚至对大气的臭氧层具有一定的破坏作用。氢气汽水分离器的应用，尾排氢气可以通过氢气引射器或者氢气循环泵回收再利用，能够很大程度上的减少尾排氢气排入大气中，同时提升了氢气的利用率。

现有燃料电池相关氢气汽水分离器的专利中，丰田自动车株式会社提出的专利《汽液分离器及燃料电池系统，专利号cn105609825a》，在燃料电池端板端面上开口，以及罩构件，覆盖汽液分离器形成部的开口，一并构成汽液分离器，具有抑制分离的水向汽液分离器的废气的排出口浸入，该专利对氢气的热能和水分无回收再利用；安徽康诺新能源汽车技术有限公司提出的专利《燃料电池气车动力系统及其氢气汽水分离器装置，专利号cn105870481a》，该专利采用汽水分离块，内部设置汽水分离室和引射器，进行汽水分离以及回收部分液态水，不能回收汽水中的热能。

因此，有必要提供一种新的用于燃料电池的氢气汽水分离器来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于燃料电池的氢气汽水分离器，以提交液态水珠和氢气高效分离效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池的氢气汽水分离器，其包括主体及安装于所述主体上的盖板，所述盖板与主体形成密封腔，所述主体包括底板及自所述底板向上延伸的侧板，所述密封腔具有分离区域及与所述分离区域相贯通的吸附区域，所述侧板分别具有第一侧边、分别位于所述第一侧边两侧的第二侧边与第三侧边，所述燃料电池的氢气汽水分离器还包括具有位于所述分离区域中且令氢气螺旋流动的第一引流片、第二引流片、第三引流片。

所述第一引流片与所述第一侧边、所述第二侧边、所述第三侧边共同形成第一分离室，所述第一引流片、第二引流片与第二侧边共同围设形成第二分离室，所述第三引流片、所述第二引流片与所述第三侧边形成第三分离室；第一分离室、第二分离室与第三分离室分别连通，位于第一侧边上具有连通第一分离室的湿氢气进口接头。

进入所述第二分离室的氢气螺旋方向与进入所述第一分离室的氢气螺旋方向相反，进入所述第一分离室的氢气螺旋方向与所述第三分离室的氢气螺旋方向相同。

所述第一分离室的体积小于所述第二分离室体积，所述第二分离室体积小于所述第三分离室体积。

所述第一引流片与所述第三引流片自第二侧边向相对的所述第三侧边延伸，所述第二引流片自所述第三侧边向相对的所述第二侧边延伸，所述第二引流片位于所述第一引流片与所述第三引流片之间。

所述第一引流片具有连接所述第二侧边的第一延伸部及自所述第一延伸部弯曲延伸的第一弯曲部，所述第一弯曲部弯曲方向朝向所述第一分离室，所述第二引流片具有连接所述第三侧边的第二延伸部及自所述第二延伸部弯曲延伸的第二弯曲部，所述第二弯曲部弯曲方向朝向所述第二分离室，所述第三引流片具有连接所述第二侧边的第三延伸部及自所述第三延伸部弯曲延伸的第三弯曲部,所述第三弯曲部弯曲方向朝向所述第三分离室。

所述分离区域中的所述侧板与所述底板围设形成梯形结构，远离所述吸附区域一侧的体积小于靠近所述吸附区域一侧。

位于所述第二引流片上具有自所述第二引流片上表面向下凹陷的排水槽，所述排水槽连通所述第一分离室与所述第三分离室。

所述侧板分别还具有与所述第一侧边相对的第四侧边、连接所述第四侧边与所述第三侧边的第五侧边，所述第二侧边连接所述第一侧边与所述第四侧边，所述燃料电池的氢气汽水分离器还包括具有位于所述吸附区域且用于吸水的若干毛细管。

自所述第二侧边、所述第五侧边分别向外凹陷形成缺槽，所述毛细管安装于所述缺槽中，贯穿所述第二侧边形成湿空气出口接头，贯穿所述第五侧边形成干空气进口接头，所述湿空气出口接头与所述干空气进口接头均连通所述缺槽对所述准毛细管。

与现有技术相比，本发明用于燃料电池的氢气汽水分离器的有益效果是：运用一级分离，通过采用多个引流片实现反复漩涡引流氢气，对高速尾排氢气产生反复离心力，达到液态水珠和氢气高效分离效果。再通过二级分离，采用自吸附力很强的毛细管，将氢气中的水气和热能吸附到毛细管中，再将水气和热能传送给毛细管内的干空气中去，被增湿和加热的空气进入燃料电池堆，实现对燃料电池堆中的膜电极加湿和回收尾排氢气中的热能，保证空气温度，提高了燃料电池反应性能，同时达到了对水和热能回收再利用；与此同时，分离出来的氢气可以直接再利用到燃料电池系统中去，有效的提高氢气利用率，大大减小了氢气排放到大气中去。具有汽水分离效果好，回收部分水和热能，安全可靠，实用性强，处理速度快，稳定性好，寿命长，便于维护等特点。

附图说明

图1为本发明燃料电池的氢气汽水分离器的结构示意图；

图2为图1燃料电池的氢气汽水分离器分解示意图；

图3为图2燃料电池的氢气汽水分离器的主体的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明提供一种燃料电池的氢气汽水分离器，其包括主体10、安装于主体10上的盖板18、位于主体10与盖板18之间的密封片17，盖板18与主体10通过若干紧固件19固定，主体10包括底板101及自底板101向上延伸的侧板102。密封片17位于侧板102的上方，盖板18安装于主体10的上方。盖板18与主体10形成密封腔20。

结合图3，密封腔20分为分离区域201及与所述分离区域201相贯通的吸附区域202。分离区域201为侧板102与底板101围设而成，其为梯形结构，一侧小，另一侧大。侧板102分别具有第一侧边1021、分别位于第一侧边1021两侧的第二侧边1022与第三侧边1023。本实施例中，靠近第一侧边1021的分离区域201体积小，靠近吸附区域202的体积大。自侧板102上表面向下凹陷。

如图1至图3，本发明燃料电池的氢气汽水分离器还包括具有位于分离区域201中的第一引流片10a、第二引流片10b、第三引流片10c。第一引流片10a与第三引流片10c自第二侧边1022向相对的第三侧边1023延伸，第二引流片10b自第三侧边1023向相对的第二侧边1022延伸，第二引流片10b位于第一引流片10a与第三引流片10c之间。第一引流片10a与第一侧边1021、第二侧边1022、第三侧边1023共同形成第一分离室10d，第一引流片10a、第二引流片10b与第二侧边1022共同围设形成第二分离室10e，第三引流片10c、第二引流片10b与第三侧边1023形成第三分离室10f。第一分离室10d、第二分离室10e与第三分离室10f分别连通。位于第一侧边1021上，具有连通第一分离室10d的湿氢气进口接头14。第一引流片10a、第二引流片10b、第三引流片10c令进入氢气的螺旋流动。

第一引流片10a、第二引流片10b、第三引流片10c的高度与侧板102的高度相同，第二引流片10b与第三侧边1023之间具有自第二引流片10b上表面向下凹陷的排水槽10i，所述排水槽10i连通所述第一分离室10d与第三分离室10f。

如图3所示，第一引流片10a具有连接第二侧边1022的第一延伸部101a及自第一延伸部101a弯曲延伸的第一弯曲部102a，第一弯曲部102a弯曲方向朝向第一分离室10d，第二引流片10b具有连接第三侧边1023的第二延伸部101b及自第二延伸部101b弯曲延伸的第二弯曲部102b，第二弯曲部102b弯曲方向朝向第二分离室10e，第三引流片10c具有连接第二侧边1022的第三延伸部101c及自第三延伸部101c弯曲延伸的第三弯曲部102c,第三弯曲部102c弯曲方向朝向第三分离室10f。第一分离室10d的体积小于第二分离室10e体积，第二分离室10e体积小于第三分离室10f体积。

吸附区域202为侧板102与底板101围设而成，大致呈矩形结构，侧板102分别还具有与所述第一侧边1021相对的第四侧边1024、连接第四侧边1024与所述第三侧边1023的第五侧边1025，第二侧边1022连接第一侧边1021与第四侧边1024。

本发明燃料电池的氢气汽水分离器还包括具有位于吸附区域202且用于吸水的若干毛细管11，自第二侧边1022、第五侧边1025分别向外凹陷形成缺槽112，毛细管11安装于缺槽112中，贯穿第二侧边1022形成湿空气出口接头13，贯穿第五侧边1025形成干空气进口接头15，湿空气出口接头13与干空气进口接头15均连通缺槽112对准毛细管11。湿空气出口接头13、干空气进口接头15与毛细管11之间均形成缓冲空间205。

贯穿第二侧边1022形成氢气出口接头12，贯穿第五侧边1025形成排水接头16，氢气出口接头12、排水接头16分别位于第二侧边1022、第五侧边1025上且远离分离区域201的一侧。氢气出口接头12、排水接头16未对准毛细管11。

工作时，首先，进行一级分离，带湿气的氢气从湿氢气进口接头14进入第一分离室10d，在第一引流片10a作用下，湿氢气在第一分离室10d中逆时针旋转，通过离心力作用，初步分离出大颗粒水珠；其次，接着进入第二分离室10e，在第二引流片10b作用下，湿氢气在第二分离室10e中顺时针旋转，通过离心力作用，分离出较大颗粒水珠；再次，进入第三分离室10f，在第二引流片10a作用下，湿氢气在第三分离室10f中逆时针旋转，通过三次离心力作用，分离出小颗粒水珠；进入所述第二分离室的氢气螺旋方向与进入所述第一分离室的氢气螺旋方向相反，进入所述第一分离室的氢气螺旋方向与所述第三分离室的氢气螺旋方向相同。然后，进行二级分离，氢气进入布有自吸水能力很强的毛细管11区域，将氢气中剩余的水气和热量吸入毛细管11中，同时干燥空气通过干空气进口接头15进入毛细管11中，吸附毛细管11中的水气和热量，干空气被增湿和加热后，通过湿空气出口接头13进入燃料电池系统中；最后，干燥氢气通过氢气出口接头12进入燃料电池系统中，以上过程，第一分离室10d和第二分离室10e被分离出来的水通过排水槽10i进入到第三分离室10f中，最后通过排水接头16外排。

本发明燃料电池的氢气汽水分离器，运用一级分离，通过采用多个引流片实现反复漩涡引流氢气，对高速尾排氢气产生反复离心力，达到液态水珠和氢气高效分离效果。再通过二级分离，采用自吸附力很强的毛细管，将氢气中的水气和热能吸附到毛细管中，再将水气和热能传送给毛细管内的干空气中去，被增湿和加热的空气进入燃料电池堆，实现对燃料电池堆中的膜电极加湿和回收尾排氢气中的热能，保证空气温度，提高了燃料电池反应性能，同时达到力对水和热能回收再利用；与此同时，分离出来的氢气可以直接再利用到燃料电池系统中去，有效的提高氢气利用率，大大减小了氢气排放到大气中去。具有汽水分离效果好，回收部分水和热能，安全可靠，实用性强，处理速度快，稳定性好，寿命长，便于维护等特点。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。