一种气液分离器、燃料电池系统、控制方法以及车辆与流程

本发明涉及燃料电池，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：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、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。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案为：

3、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；

4、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；

5、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。

6、为了解决上述技术问题，本发明采用的第二种技术方案为：

7、一种燃料电池系统，包括上述的气液分离器。

8、为了解决上述技术问题，本发明采用的第三种技术方案为：

9、一种上述的燃料电池系统的控制方法，包括

10、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；

11、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；

12、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。

13、为了解决上述技术问题，本发明采用的第四种技术方案为：

14、一种车辆，包括上述的燃料电池系统。

15、本发明的有益效果在于：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；并且通过设置结冰区，以保护排水阀内部不积水结冰；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，提高可靠性，减少维修成本。

技术特征：

1.一种气液分离器，其特征在于，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；

2.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述第一排水口与空腔相通的最低处至空腔底部之间的空间为结冰区，所述结冰区底部设置有第二排水口。

3.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述空腔为漏斗形。

4.一种燃料电池系统，其特征在于，包括权利要求1-3任意一项所述的气液分离器。

5.根据权利要求4所述的权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，包括氢气源、减压阀、氢喷、引射器、电堆、第一排水阀、第二排水阀以及控制器，所述电堆包括阳极入口和阳极出口，所述氢气源、减压阀、氢喷、引射器、阳极入口依次连接；所述阳极出口与气液分离器连接，所述第一排水口分别与第一排水阀、引射器连通；所述第二排水口与第二排水阀连通；

6.根据权利要求5所述的权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述引射器替换为循环泵。

7.根据权利要求5所述的权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述氢喷替换为比例阀。

8.一种权利要求4-7任意一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，包括

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统工作运行状态，控制器控制第一排水阀间歇启闭进行排水；

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求4-7任意一项所述的燃料电池系统。

技术总结
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。

技术研发人员：丁铁新,闪念,方川,高云庆,李飞强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13