[发明专利]一种燃料电池用气液分离器

说明书

本发明为一种燃料电池用小型气液分离器，本发明的离心分离原理，水滴在蚊香盘管内做圆周运动，产生比重力沉降原理大400倍的沉降加速度，气液分离效果好。气液混合介质冷却气体经过蛇形腔室，在蛇形通道折返处撞击壁面，有效沉积，提高水回收效率。

技术领域

本发明属于燃料电池部件的创新技术。确切的说，属于甲醇燃料电池气液分离器的创新技术。

背景技术

目前，甲醇燃料电池以其能量转换效率高、无污染、低噪音等诸多优点成为新型能源研究热点。甲醇燃料电池因其可用于野外露营、车载电源和离网发电等功用，市场前景可观。

体积最小化始终是燃料电池系统优化的目标，除有效利用空间外，系统内部部件的小型化是移动式燃料电池“瘦身”的根本解决途径。目前，百瓦级以上的甲醇燃料电池气液分离器体积大，原因在于其依靠重力分离原理，需要较长的液滴沉降距离。气液分离器是甲醇燃料电池水管理不可或缺的重要组成部分，但依靠重力分离原理的气液分离器体积优化潜力有限，阻碍了甲醇燃料电池移动电站进一步压缩体积。

依靠重力分离原理的气液分离器是兼具了气液分离和水回收两种功能，本发明将两者分解，形成两个部分，前端采用离心气液分离原理，不仅比重力分离原理的气液分离器缩小了空间且强化了气液分离功能，与后端水回收部分形成一个整体，减小了系统集成体积，突破了系统体积比功率瓶颈。本发明在水回收盒底端设置加热底座，实现了燃料电池快速启动功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲醇燃料电池用小型气液分离器，该分离器体积小，气液分离效果较好；安装于质子交换膜燃料电池，可以有效回收水，提高燃料电池水管理能力。

本发明是通过下述方案加以实现的。分离器主体结构以聚醚酰亚胺或者其他耐甲醇腐蚀的工程塑料为原料，应用雕刻技术和粘接工艺实现，水回收盒上层为气液混合介质腔，内壁贴聚二甲基硅氧烷薄膜或者其他耐80度高温的疏水性材料。

本发明结构如下：

一种燃料电池用小型气液分离器，包括水回收盒，为一密闭腔室，于水回收盒内设有一横向隔板，横向隔板将水回收盒分别成上下二个密闭腔室，上部腔室为气液混合介质腔，下部腔室为溶液腔；

于气液混合介质腔的侧壁面上设有气液混合介质腔进口和气体出口，于气液混合介质腔内进口和气体出口之间设有增加气液混合介质从进口到气体出口流道长度的竖向平板；

于横向隔板上设有通孔，作为溶液腔的下行通道；

于溶液腔上设有溶液排出口；溶液腔上部和气液混合介质腔上部通过管路连通。

还包括一蚊香盘管，其是由一圆管按一圆心于同一平面内从内向外呈圆环状盘绕，或圆管沿一轴线从下向上呈螺旋状盘绕；气液混合介质腔进口与呈圆环状盘绕圆管靠近圆心处的圆管端口或呈螺旋状盘绕的圆管下端口相连。

竖向平板为2个以上，竖向平板上端面与气液混合介质腔上壁面密闭贴接或连接，竖向平板下端面与横向隔板上表面密闭贴接或连接，竖向平板一个侧端面与气液混合介质腔侧壁面或另一竖向平板的一侧表面密闭贴接或连接，形成迷宫式蛇形通道。

于溶液腔底部设有加热底座，加热底座内设有电加热元件。

1.本发明蚊香盘管进口与燃料电池散热器出口相接，气液混合介质在蚊香盘管通道做旋转运动，水滴的沉降速度为而重力沉降速度为水滴的沉降加速度为重力沉降加速度为g，蚊香盘管内水滴的沉降速度比重力沉降速度大一个数量级，蚊香盘管内水滴的沉降加速度比重力沉降加速度大两个数量级，因此蚊香盘管的分离效率更高，所需沉降空间更小。

2.蚊香盘管出口与后端的水回收盒上层为气液混合介质腔进口相接，进入到气液混合介质腔的水滴粒径较大，液滴碰撞迷宫式蛇形通道折返处，沿壁面滑落到通往溶液腔的下行通道，实现水的有效回收。