[发明专利]一种冷却式气液分离器

说明书

本申请提供了一种冷却式气液分离器，包括内筒体、设置在所述的内筒体内的导气筒，所述的内筒体的上端设置有一筒盖，所述的导气筒的上端部与筒盖的下表面密封连接，所述的导气筒的下端具有一开口，所述的导气筒的外壁上设置有至少一个螺旋片，所述的螺旋片的内侧边缘固定在所述的导气筒的外壁上，所述的螺旋片的外侧边缘与所述的内筒体的内壁密封连接，筒盖上设置有一溢流出口，所述的溢流出口与所述的导气筒相连通。本申请的一种冷却式气液分离器，与现有技术相比，本发明结构简单，可以克服普通气液分离器分离不彻底的弊端，分离效率可达95％以上，解决了燃料电池系统氢气循环回路中的气液混合物二次冷凝问题，提高了燃料电池的综合性能。

技术领域

本申请涉及一种冷却式气液分离器。

背景技术

质子交换膜燃料电池在工作时通常会供给过量的氢气，为了提高燃料利用率，需要加装氢气循环系统来回收多余的氢气。氢气在经过电化学反应后排出电堆时，会携带一定量的水分(包括液态水和水蒸气)。如果不能将水分及时排出系统，将会增加氢气在循环管路中的流阻，降低氢气的回收率，从而影响燃料电池整体的输出性能。此外，质子交换膜燃料电池在低温环境运行时，管路中的积水很可能还会结冰，将进一步加重燃料电池系统的冷启动问题，因此必须对气液混合物中的水分进行有效地分离。

普通的气液分离器通常只能分离混合物中的液态水，并且对于液滴颗粒大小和混合物流速有一定的要求，液滴颗粒过小或混合物流速过低都会降低分离效率。从燃料电池电堆阳极排出的混合物中，包含了颗粒大小不同的液滴、水蒸气、氢气以及极少量的氮气等组分。若仅对液滴进行分离，那么混合物中携带的水蒸气在流经气液分离器后，由于环境的变化可能会发生二次冷凝，仍会影响到燃料电池系统的正常工作。因此，普通的气液分离器不适用于燃料电池系统阳极产物的分离。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种冷却式气液分离器。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种冷却式气液分离器，所述的分离器包括内筒体、设置在所述的内筒体内的导气筒，所述的内筒体的上端设置有一筒盖，所述的导气筒的上端部与筒盖的下表面密封连接，所述的导气筒的下端具有一开口，所述的导气筒的外壁上设置有至少一个螺旋片，所述的螺旋片的内侧边缘固定在所述的导气筒的外壁上，所述的螺旋片的外侧边缘与所述的内筒体的内壁密封连接，筒盖上设置有一溢流出口，所述的溢流出口与所述的导气筒相连通。

优选地，所述的内筒体的下端设置有一筒底，所述的筒底设置有一用于将液体排出的底流出口，所述的底流出口处设置有一控制液体流出的电磁阀。

优选地，所述的内筒体外还套设有一外筒体，所述的内筒体与外筒体之间形成一冷却腔体，所述的外筒体上设置有冷却液入口及冷却液出口，所述的冷却液入口位于所述的冷却液出口的下侧。

优选地，所述的筒底上设置有一用于测量筒底内液位的液位传感器。

优选地，所述的导气筒为上部开口小于下部开口的漏斗状。

优选地，所述螺旋片个数有3～10个，螺旋片倾斜角度为1°～30°，厚度小于5mm，螺距为5～30mm，直径为30～150mm，材料为不锈钢等金属或塑料。

优选地，所述液位传感器安装在筒底的壁面外侧，电磁阀用于当液位传感器所测的液位高度大于5～20mm时开启，当液位传感器所测的液位高度低于5～20mm时电磁阀关闭。

优选地，所述的冷却腔体内设置有螺旋状导流板。

本申请的一种冷却式气液分离器，与现有技术相比，本发明结构简单，易于制造，可以克服普通气液分离器分离不彻底的弊端，分离效率可达95％以上，解决了燃料电池系统氢气循环回路中的气液混合物二次冷凝问题，提高了燃料电池的综合性能。此外，本发明所带来的流动压降较小，可适用于更加宽广的液滴颗粒大小和混合物流速范围。

附图说明