气液分离器及燃料电池的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池设备技术领域，尤其是涉及一种气液分离器及燃料电池。


背景技术：

2.气液分离器是质子交换膜燃料电池回氢模块中的重要组件，其作用是分离质子交换膜燃料电池氢气尾排中含有的液态水。在质子交换膜燃料电池工作过程中，一般会供给过量的氢气以提高反应效率，因此在氢气尾排中含有未反应的氢气，需要通过回氢模块将未反应的氢气重新送回电堆进行反应。氢气尾排中还包含有水蒸气、液态水，通过回氢模块返回电堆的气液混合物含水量会直接影响质子交换膜燃料电池的性能，因此气液分离器的性能对燃料电池的性能有直接的影响。
3.现有技术中，气液分离器一般分为旋风式气液分离器、丝网式气液分离器以及挡板式气液分离器；针对挡板式气液分离器，通过在气液分离器内部间隔布置有固定挡板，利用挡板的阻挡进行气液分离。
4.但是，现有技术中的挡板式气液分离器中，一般是在独立的流动腔体内部设置折流挡板，因此现有技术中的挡板式气液分离器内部分离空间作用单一，并没有针对不同颗粒液滴分别进行分离的功能。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种气液分离器及燃料电池，以缓解现有技术中存在的挡板式气液分离器分离空间作用单一，无法针对不同颗粒液滴分别进行分离的技术问题。
6.本实用新型提供的一种气液分离器，包括：气液分离主体和储液主体；
7.所述气液分离主体具有分离腔，所述储液主体具有储液腔，所述气液分离主体与所述储液主体连接，且所述分离腔与所述储液腔连通；
8.所述分离腔包括依次连通的初级分离室、主分离室和次级分离室，所述初级分离室、所述主分离室和所述次级分离室依次接收经燃料电池电堆排出的气液混合物，所述初级分离室所述主分离室和所述次级分离室用于依次将气液混合物内的多种颗粒液体分别分离至所述储液腔内。
9.在本实用新型较佳的实施例中，还包括隔板；
10.所述隔板位于所述气液分离主体和所述储液腔之间，所述隔板上开设有渗液孔，所述分离腔通过所述渗液孔与所述储液腔连通。
11.在本实用新型较佳的实施例中，所述气液分离主体包括第一挡板主体和第二挡板主体；
12.所述第一挡板主体和所述第二挡板主体分别位于所述分离腔相对的两侧，所述第一挡板主体与所述隔板连接，且所述第一挡板主体与所述分离腔远离所述隔板的内壁具有
间隙，所述第一挡板主体与所述分离腔的内壁形成所述初级分离室；
13.所述第二挡板主体与所述分离腔远离所述挡板的一侧内壁连接，且所述第二挡板主体与所述隔板之间具有间隙，所述第一挡板主体和所述第二挡板主体之间形成所述主分离室，所述第二挡板主体与所述分离腔的内壁形成所述次级分离室。
14.在本实用新型较佳的实施例中，所述气液分离主体还包括第一阻流板、第二阻流板和第三阻流板；
15.所述第一阻流板位于所述初级分离室内，所述第一阻流板与所述初级分离室的内壁连接，所述第二阻流板位于所述主分离室内，所述第二阻流板与所述主分离室的内壁连接，所述第三阻流板位于所述次级分离室内，所述第三阻流板与所述次级分离室的内壁连接，所述第一阻流板、所述第二阻流板和所述第三阻流板用于依次对输送的气液混合物形成阻碍，以使气液混合物内液体在重力作用下分离。
16.在本实用新型较佳的实施例中，所述第一阻流板设置有多组，多组所述第一阻流板呈错位间隔布置，且相邻的两组所述第一阻流板分别与所述第一挡板主体和所述初级分离室远离所述第一挡板主体的内壁连接；
17.所述第二阻流板设置有多组，多组所述第二阻流板呈错位间隔布置，且相邻的两组所述第二阻流板分别与所述第一挡板主体和所述第二挡板主体连接；
18.所述第三阻流板设置有多组，多组所述第三阻流板呈错位间隔布置，且相邻的两组所述第三阻流板分别与所述第二挡板主体和所述次级分离室远离所述第二挡板主体的内壁连接。
19.在本实用新型较佳的实施例中，还包括压力传感器；
20.所述气液分离主体还包括进气口和出气口；所述进气口开设于所述气液分离主体与电堆的安装面上，所述进气口与所述电堆排气孔对应连接，且所述进气口位于所述第一阻流板和所述隔板之间，以使经所述进气口输送的气液混合物通过所述第一阻流板阻碍分离；
21.所述出气口与所述次级分离室远离所述隔板的一端连接，所述压力传感器与所述次级分离室靠近所述出气口的一侧密封连接，所述压力传感器用于检测经所述出气口排出气体的压力信息。
22.在本实用新型较佳的实施例中，所述气液分离主体还包括折流板；
23.所述折流板呈弧形布置，所述折流板位于所述主分离室内，所述折流板与所述第二挡板主体靠近所述隔板的侧壁连接，所述折流板的弧形倾斜方向朝向所述隔板，所述折流板用于导向所述主分离室内的气液混合物通过所述隔板进入到所述储液腔内。
24.在本实用新型较佳的实施例中，所述隔板上开设有豁口，所述豁口与所述折流板对应布置，以使经所述折流板导向输送的气液混合物经所述豁口进入至所述储液腔内。
25.在本实用新型较佳的实施例中，还包括排液阀、液位传感器和加热器；
26.所述储液主体上开设有排液口，所述排液阀与所述排液口密封连接，所述加热器与所述排液阀连接，所述加热器用于对所述排液阀处的结冰的液体加热解冻；
27.所述液位传感器与所述储液主体连接，所述液位传感器与所述储液腔内部连通，所述液位传感器用于检测所述储液腔内的液位信息。
28.本实用新型提供的一种燃料电池，包括所述的气液分离器。
29.本实用新型提供的一种气液分离器，包括：气液分离主体和储液主体；气液分离主体具有分离腔，储液主体具有储液腔，气液分离主体与储液主体连接，且分离腔与储液腔连通；分离腔包括依次连通的初级分离室、主分离室和次级分离室，初级分离室、主分离室和次级分离室依次接收经燃料电池电堆排出的气液混合物，当气液混合物进入到初级分离室内，因截流面积变大流速下降，气液混合物中较大颗粒液滴受到的重力超过气流冲击力而分离出来，剩下的气液混合物依次通过主分离室和次级分离室在重力分离、离心分离的作用力下，不同粒径液滴经过撞击融合汇聚成较大液滴与气体分离出来，最终干燥气体能够排出，缓解了现有技术中存在的挡板式气液分离器分离空间作用单一，无法针对不同颗粒液滴分别进行分离的技术问题。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型实施例提供的气液分离器的整体结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例提供的气液分离器的气液混合物输送结构示意图。
33.图标：100-气液分离主体；101-分离腔；111-初级分离室；121-主分离室；131-次级分离室；102-第一挡板主体；103-第二挡板主体；104-第一阻流板；105-第二阻流板；106-第三阻流板；107-折流板；108-进气口；109-出气口；200-储液主体；201-储液腔；300-隔板；301-渗液孔；302-豁口；400-压力传感器；500-排液阀；600-液位传感器；700-加热器。
具体实施方式
34.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
35.如图1-图2所示，本实施例提供的一种气液分离器，包括：气液分离主体100和储液主体200；气液分离主体100具有分离腔101，储液主体200具有储液腔201，气液分离主体100与储液主体200连接，且分离腔101与储液腔201连通；分离腔101包括依次连通的初级分离室111、主分离室121和次级分离室131，初级分离室111、主分离室121和次级分离室131依次接收经燃料电池电堆排出的气液混合物，初级分离室111主分离室121和次级分离室131用于依次将气液混合物内的多种颗粒液体分别分离至储液腔201内。
36.需要说明的是，本实施例提供的气液分离器能够对燃料电池电堆排出的气液混合物的液体经过多次分离，从而实现将气液混合物内的多种颗粒液体进行分别分离；具体地，气液分离主体100通过分离腔101接收燃料电池电堆排出的气液混合物，气液混合物首先进入到初级分离室111，由于气液混合物在燃料电池电堆排出后因截流面积变大流速下降，混合物中较大颗粒液滴受到的重力超过气流冲击力而分离出来，分离出来的液体经分离腔101进入到储液腔201存储；进一步地，气液混合物中的气体及夹带小颗粒液滴逐渐进入到
主分离室121，气液混合物在主分离室121会通过变速离心输送，通过主分离室121将小颗粒液体进行分离，最后未分离小液滴会因惯性逐渐在次级分离室131中与气体分离，通过初级分离室111、主分离室121和次级分离室131对电堆排出气液混合物采用重力分离、离心分离相结合，不同粒径液滴经过撞击融合汇聚成较大液滴与气体分离出来，最终实现干燥气体的排出。
37.本实施例型提供的一种气液分离器，包括：气液分离主体100和储液主体200；气液分离主体100具有分离腔101，储液主体200具有储液腔201，气液分离主体100与储液主体200连接，且分离腔101与储液腔201连通；分离腔101包括依次连通的初级分离室111、主分离室121和次级分离室131，初级分离室111、主分离室121和次级分离室131依次接收经燃料电池电堆排出的气液混合物，当气液混合物进入到初级分离室111内，因截流面积变大流速下降，气液混合物中较大颗粒液滴受到的重力超过气流冲击力而分离出来，剩下的气液混合物依次通过主分离室121和次级分离室131在重力分离、离心分离的作用力下，不同粒径液滴经过撞击融合汇聚成较大液滴与气体分离出来，最终干燥气体能够排出，缓解了现有技术中存在的挡板式气液分离器分离空间作用单一，无法针对不同颗粒液滴分别进行分离的技术问题。
38.在上述实施例的基础上，进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括隔板300；隔板300位于气液分离主体100和储液腔201之间，隔板300上开设有渗液孔301，分离腔101通过渗液孔301与储液腔201连通。
39.本实施例中，在气液分离主体100和储液主体200之间布置有隔板300，通过隔板300将分离腔101和储液腔201形成单独空间，并且通过隔板300上开设的渗液孔301，能够使得气液混合物中分离出的液体经渗液孔301进入到储液腔201中。
40.可选地，气液分离主体100和储液主体200可以采用分体密封连接，或者气液分离主体100和储液主体200也可以采用一体结构，通过将隔板300布置于气液分离主体100和储液主体200之间，进行形成分离腔101和储液腔201；优选地，分离腔101和储液腔201之间呈竖直方向布置，进而能够使得分离腔101内的分离的液体在自身重力下落入到隔板300后，通过渗液孔301进入到储液腔201存储。
41.在本实用新型较佳的实施例中，气液分离主体100包括第一挡板主体102和第二挡板主体103；第一挡板主体102和第二挡板主体103分别位于分离腔101相对的两侧，第一挡板主体102与隔板300连接，且第一挡板主体102与分离腔101远离隔板300的内壁具有间隙，第一挡板主体102与分离腔101的内壁形成初级分离室111；第二挡板主体103与分离腔101远离挡板的一侧内壁连接，且第二挡板主体103与隔板300之间具有间隙，第一挡板主体102和第二挡板主体103之间形成主分离室121，第二挡板主体103与分离腔101的内壁形成次级分离室131。
42.本实施例中，第一挡板主体102和第二挡板主体103分别呈竖直布置，并且第一挡板主体102与隔板300连接，第二挡板主体103与分离腔101的内壁连接，利用第一挡板主体102和第二挡板主体103形成蛇形输送通道，并且第一挡板主体102与第一挡板主体102与分离腔101的内壁形成初级分离室111，第一挡板主体102和第二挡板主体103之间形成主分离室121，第二挡板主体103与分离腔101的内壁形成次级分离室131，当气液混合物进入到初级分离室111时，会沿着上升的方式进行输送，当到达第一挡板主体102与分离腔101的内壁
的间隙处时，气液混合物沿着下降的方式进行输送，当到达第二挡板主体103与隔板300的间隙处时，气液混合物沿着上升的方式进行输送，并且在初级分离室111、主分离室121和次级分离室131中分离的液体均会在重力作用下掉落至储液腔201中。
43.在本实用新型较佳的实施例中，气液分离主体100还包括第一阻流板104、第二阻流板105和第三阻流板106；第一阻流板104位于初级分离室111内，第一阻流板104与初级分离室111的内壁连接，第二阻流板105位于主分离室121内，第二阻流板105与主分离室121的内壁连接，第三阻流板106位于次级分离室131内，第三阻流板106与次级分离室131的内壁连接，第一阻流板104、第二阻流板105和第三阻流板106用于依次对输送的气液混合物形成阻碍，以使气液混合物内液体在重力作用下分离。
44.本实施例中，当气液混合物进入到初级分离室111时，初步分离出大颗粒液滴的气体及夹带小颗粒液滴向上从第一阻流板104阻碍下转折进入到主分离室121，主分离室121内的气液混合物在第二阻流板105阻挡急速变向，气液混合物中小液滴被甩出附着在侧壁及第二阻流板105上，相互融合成为较大液滴，形成分离的液体落入至储液腔201内，次级分离室131中气液混合物经过两次转向后在第三阻流板106将残余液滴分离。
45.在本实用新型较佳的实施例中，第一阻流板104设置有多组，多组第一阻流板104呈错位间隔布置，且相邻的两组第一阻流板104分别与第一挡板主体102和初级分离室111远离第一挡板主体102的内壁连接；第二阻流板105设置有多组，多组第二阻流板105呈错位间隔布置，且相邻的两组第二阻流板105分别与第一挡板主体102和第二挡板主体103连接；第三阻流板106设置有多组，多组第三阻流板106呈错位间隔布置，且相邻的两组第三阻流板106分别与第二挡板主体103和次级分离室131远离第二挡板主体103的内壁连接。
46.本实施例中，针对分离腔101的空间布置，通过在初级分离室111内间隔布置有多组第一阻流板104，利用错位布置的多组第一阻流板104能够对气液混合物形成多次阻碍，进而使得气液混合物中的液体更好地与气体分离；进一步地，通过在主分离室121内间隔布置有多组第二阻流板105，利用错位布置的多个第二阻流板105能够对气液混合物中小液滴被甩出附着在多组第二阻流板105和侧壁上，相互融合成为较大液滴，最后经过主分离室121后混合气体进入次级分离室131，通过在次级分离室131内间隔布置有多组第三阻流板106，利用错位布置的多组第三阻流板106能够对残余液滴进行分离。
47.在本实用新型较佳的实施例中，还包括压力传感器400；气液分离主体100还包括进气口108和出气口109；进气口108开设于气液分离主体100与电堆的安装面上，进气口108与电堆排气孔对应连接，且进气口108位于第一阻流板104和隔板300之间，以使经进气口108输送的气液混合物通过第一阻流板104阻碍分离；出气口109与次级分离室131远离隔板300的一端连接，压力传感器400与次级分离室131靠近出气口109的一侧密封连接，压力传感器400用于检测经出气口109排出气体的压力信息。
48.本实施例中，进气口108布置于气液分离主体100与电堆的安装面上，通过进气口108与电堆的排气孔正对连接，进而能够减少侧壁延伸出支管及其相连接管路，减少了所占用空间，使系统零部件安装更加紧凑；出气口109可以位于气液分离主体100的顶部位置，通过在分离腔101完成分离后的气体通过出气口109排出；压力传感器400能够对分离腔101内部的气体的压力进行监测，保证了分离腔101内部的气体压力一直处于可监测范围内。
49.在本实用新型较佳的实施例中，气液分离主体100还包括折流板107；折流板107呈
弧形布置，折流板107位于主分离室121内，折流板107与第二挡板主体103靠近隔板300的侧壁连接，折流板107的弧形倾斜方向朝向隔板300，折流板107用于导向主分离室121内的气液混合物通过隔板300进入到储液腔201内。
50.在本实用新型较佳的实施例中，隔板300上开设有豁口302，豁口302与折流板107对应布置，以使经折流板107导向输送的气液混合物经豁口302进入至储液腔201内。
51.本实施例中，豁口302的开口面积大于渗液孔301的开口面积，具体地，气液混合物从主分离室121上部进入，被主分离室121中的折流板107阻挡急速变向，气液混合物中小液滴被甩出附着在侧壁及第二挡板和折流板107上，相互融合成为较大液滴，液体能够沿着弧形倾斜的折流板107向下流动从豁口302进入到储液腔201中，并且气液混合物也会沿着折流板107向下进入储液腔201中，气体密度较轻，会向上通过渗液孔301向上逸出进入到次级储液室，未分离小液滴会因为惯性继续向下与储液腔201中液体融合与气体分离。
52.在本实用新型较佳的实施例中，还包括排液阀500、液位传感器600和加热器700；储液主体200上开设有排液口，排液阀500与排液口密封连接，加热器700与排液阀500连接，加热器700用于对排液阀500处的结冰的液体加热解冻；液位传感器600与储液主体200连接，液位传感器600与储液腔201内部连通，液位传感器600用于检测储液腔201内的液位信息。
53.本实施例中，排液阀500和加热器700可以形成具有加热功能的排液阀500，液位传感器600能够对储液腔201内的液体的液位信息进行检测，当储液腔201内的液体液位高于预设的液位线时，通过开启排液阀500保证对液体的排出，同时当储液腔201内的液体受冷结冰的情况下，可以通过加热器700对结冰的液体加热解冻，保证了液体的及时排出。
54.本实施例提供的一种燃料电池，包括所述的气液分离器；由于本实施例提供的燃料电池的技术效果与上述实施例提供的气液分离器的技术效果相同，此处对此不再赘述。
55.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。