一种燃料电池氢气排气装置的制作方法

本发明涉及燃料电池氢气排气领域，特别是一种燃料电池氢气排气装置。

背景技术：

燃料电池汽车作为新能源汽车的重要发展方向之一，由于其具有零排放、原料可再生等优势，越来越受到人们重视。燃料电池系统的电性能及可靠性受操作条件、水热管理等影响，其中氢气侧的压力波动、计量比及排水排气问题是影响燃料电池系统性能及可靠性的重要因素之一。目前，解决氢气侧排水排气问题和计量比的方法主要是增加氢气侧循环，并在循环侧增加疏水装置，同时在氢气出口端增加阀门定期排气。但采用此种方式会出现，在排水排气阀门打开时，氢气出口与大气直接联通时，压力存在巨大波动，特别是在大功率高压操作时尤其明显，严重影响燃料电池系统的电性能和可靠性。同时，目前的疏水装置集成度较低，压力、温度传感器等多为分体设计，过滤器与疏水器上下盖耦合性和扩展性能不好，针对不同功率等级的燃料电池系统其疏水器上下盖过滤器等均需重新匹配。因此，迫切需要一种燃料电池氢气排气装置，能实现排水排气缓冲，在排水排气的同时，减少对系统氢气侧压力的影响，增加系统电性能和可靠性，同时具有较好的集成度和扩展性能以适应不同功率等级燃料电池系统需求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种燃料电池氢气排气装置。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种燃料电池氢气排气装置，包括疏水器、缓冲电磁阀、缓冲罐以及排液电磁阀；

所述疏水器由疏水器主体以及位于疏水器主体上壁面的疏水器上盖和位于疏水器主体下壁面的疏水器下盖构成。

所述疏水器上盖上开设有湿氢气进口以及干氢气出口，所述疏水器上盖上安装有压力传感器以及温度传感器。

所述疏水器下盖上设有储液腔以及过滤支撑部；

所述疏水器主体内安装有过滤器，所述过滤器由过滤器进气通道以及位于过滤器进气通道外的过滤填料构成。

所述过滤器与疏水器主体间隙形成气液分离通道，所述过滤器与疏水器上盖形成干气体通道，所述过滤器与疏水器下盖的过滤支撑部形成液体通道。

所述湿氢气进口与过滤器进气通道相联通。

所述气液分离通道上部与所述干气体通道和所述干氢气出口相连通，所述气液分离通道下部与所述液体通道和所述储液腔相连通，所述储液腔上开设有尾气出口，所述缓冲罐的一侧与所述缓冲电磁和所述疏水器的尾气出口相连通，另一侧与所述排液电磁阀相连通。

所述气液分离通道的宽度为3-10mm,所述储液腔的深度为10-50mm。

所述储液腔内部设置有液位传感器。

所述过滤填料材质为陶瓷填料。

利用本发明的技术方案制作的一种燃料电池氢气排气装置：

1、本装置通过缓冲罐设计，将燃料电池系统阳极侧产生的水和废气先排放至缓冲罐，然后再通过排液电磁阀将缓冲罐内部的水和废气排放到外界，通过缓冲罐的缓冲减小了直接排放时压力的波动，有利于提高系统操作稳定性延长燃料电池系统的使用寿命。

2、本装置将疏水器将排液排气、温度、压力、液量采集进行集成，减少了燃料电池系统设计的复杂度。

3、过滤器与疏水器主体的形状一直并与主体间形成气液分离通道，与疏水器上盖形成干气体通道，与疏水器下盖的过滤器支撑部形成液体通道，各个通道通过部件耦合形成，不需要要额外设计，方便安装制造。

4、通过缓冲电磁阀、排液电磁阀可以实现同步或异步控制，控制灵活；同时增加液位传感器，根据液位传感器的指示可进行自动排液，保障系统运行平稳。

5、疏水器分体式设计，采用不同的疏水器上盖、疏水器下盖尺寸，可以适应不同功率的燃料电池系统或操作条件。

附图说明

图1为本发明所述一种燃料电池氢气排气装置的结构示意图。

图2为本发明所述一种燃料电池氢气排气装置的疏水器侧视图剖视图。

图3为本发明所述一种燃料电池氢气排气装置的疏水器主体俯视图。

图4为本发明所述一种燃料电池氢气排气装置的疏水器下盖俯视图。

图5为本发明所述一种燃料电池氢气排气装置的疏水器结构图。图中：1-液位传感器；2-缓冲电磁阀；3-缓冲罐；4-排液电磁阀；5-疏水器上盖；6-疏水器主体；7-疏水器下盖；8-湿氢气进口；9-压力传感器；10-干氢气出口；11-温度传感器；12-尾气出口；13-过滤支撑部；14-过滤填料；15-过滤器进气通道；16-气液分离通道；17-干气体通道；18-液体通道；19-储液腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-图5所示，一种燃料电池氢气排气装置，包括疏水器、缓冲电磁阀2、缓冲罐3以及排液电磁阀4；所述疏水器由疏水器主体6以及位于疏水器主体6上壁面的疏水器上盖5和位于疏水器主体6下壁面的疏水器下盖7构成；所述疏水器上盖5上开设有湿氢气进口8以及干氢气出口10，所述疏水器上盖5上安装有压力传感器9以及温度传感器11；所述疏水器下盖7上设有储液腔19以及过滤支撑部13；所述疏水器主体6内安装有过滤器，所述过滤器由过滤器进气通道15以及位于过滤器进气通道15外的过滤填料14构成；所述过滤器与疏水器主体6间隙形成气液分离通道16，所述过滤器与疏水器上盖5形成干气体通道17，所述过滤器与疏水器下盖7的过滤支撑部13形成液体通道18；所述湿氢气进口8与过滤器进气通道15相联通；所述气液分离通道16上部与所述干气体通道17和所述干氢气出口10相连通，所述气液分离通道16下部与所述液体通道18和所述储液腔19相连通；所述储液腔19上开设有尾气出口12，所述缓冲罐3的一侧与所述缓冲电磁2和所述疏水器的尾气出口12相连通，另一侧与所述排液电磁阀4相连通；所述气液分离通道16的宽度为3-10mm,所述储液腔19的深度为10-50mm；所述储液腔19内部设置有液位传感器1；所述过滤填料14材质为陶瓷填料。

本实施方案的特点为，包括疏水器、缓冲电磁阀2、缓冲罐3以及排液电磁阀4；

所述疏水器由疏水器主体6以及位于疏水器主体6上壁面的疏水器上盖5和位于疏水器主体6下壁面的疏水器下盖7构成，本装置通过缓冲罐设计，将燃料电池系统阳极侧产生的水和废气先排放至缓冲罐，然后再通过排液电磁阀将缓冲罐内部的水和废气排放到外界，通过缓冲罐的缓冲减小了直接排放时压力的波动，有利于提高系统操作稳定性延长燃料电池系统的使用寿命；本装置将疏水器将排液排气、温度、压力、液量采集进行集成，减少了燃料电池系统设计的复杂度；滤器与疏水器主体的形状一直并与主体间形成气液分离通道，与疏水器上盖形成干气体通道，与疏水器下盖的过滤器支撑部形成液体通道，各个通道通过部件耦合形成，不需要要额外设计，方便安装制造；通过缓冲电磁阀、排液电磁阀可以实现同步或异步控制，控制灵活；同时增加液位传感器，根据液位传感器的指示可进行自动排液，保障系统运行平稳；疏水器分体式设计，采用不同的疏水器上盖、下盖尺寸，可以适应不同功率的燃料电池系统或操作条件。

在本实施方案中：

实施例1：

该系统功率为80kw，该装置缓冲罐3、疏水器主体6的形式可以为圆柱型；气液分离通道16的宽度为4mm,储液腔19的深度为15mm，过滤器过滤填料14的材质包括金属填料，填料的形式包括丝状填料，疏水器储液腔19未设置液位传感器1，缓冲罐3上安装压力传感器9，工作时缓冲电磁阀2与排液电磁阀4按2秒间隔异步控制；即先打开缓冲电磁阀2，间隔2秒后关闭缓冲电磁阀2后打开排液电磁阀4，2秒后再关闭排液电磁阀4打开缓冲电磁阀2，实现异步排液。

实施例2：

在实施例1的基础上，增加储液腔19上的液位传感器1、缓冲罐3上的压力传感器9，操作时采用压力平衡自动排液，即当检测到液位传感器1达到排液位置时，先打开缓冲电磁阀2，当缓冲罐3压力与储液腔19压力平衡后关闭缓冲电磁阀2后打开排液电磁阀4，当缓冲罐3压力与外界压力一直时关闭排液电磁阀4，实现自动异步排液。

本实施方案的特点为：缓冲罐3和双电磁阀设计，减小了直接排放时压力的波动，有利于提高系统操作稳定性延长燃料电池系统的使用寿命。

过滤器与疏水器主体6的形状一直并与主体间形成气液分离通道16，与疏水器上盖5形成干气体通道17，与疏水器下盖7的过滤器支撑部13形成液体通道18，各个通道通过部件耦合形成，不需要要额外设计，方便安装制造。

双电磁阀配合液位传感器1，可以实现系统的自动排液操作。

疏水器主体6、疏水器上盖5、疏水器下盖7分开设计，有利于装置的可扩展性，适应不同功率的燃料电池系统或操作条件。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。