[发明专利]一种燃料电池系统氢气循环气水分离装置

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统氢气循环气水分离装置，包括气水分离器、氢气引射器和氢气喷射器，氢气引射器和氢气喷射器相连接且并列设在气水分离器的顶部，氢气引射器通过引射器低压入口连通气水分离器；气水分离器靠近氢气喷射器的一侧设有回氢入口，气水分离器的底部设有排水口。本发明集成化设计，减少了气水分离器和氢气喷射器之间的管路，从气水分离器出来的气体直接导入氢气引射器，避免了由于管路冷却作用导致水汽冷凝，防止水滴进入氢气引射器，避免氢气引射器在低温环境下由于结冰冻住影响燃料电池系统启动问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统中氢气循环系统技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统氢气循环气水分离装置。

背景技术

燃料电池系统发动机是用于一种新能源汽车用的动力系统。燃料电池系统发动机包括核心零部件(燃料电池电堆)、电辅件(空压机、增湿器、换热器、传感器等)、连接的管路接头、机械结构等。燃料电池系统的核心零部件，燃料电池电堆，是利用燃料氢气和氧化剂空气的电化学反应产生电能的电化学装置。

燃料电池电堆在发电的过程中，需要不断循环氢气，使其反应更加充分反应更快，同时带出反应生成的水，在循环回路中，氢气和水的混合物从电堆排出，经过气水分离器除水后流回引射器，与氢气源的新鲜空气混合进入电堆，如此循环。氢气循环系统一般有以下方案：

方案1，传统气水分离方案，氢气源经引射器引射后进入电堆，反应剩余的氢气和水的混合物从电堆排出，经过气水分离器除水后留回引射器，与氢气源的新鲜空气混合进入电堆循环，气水分离器和引射器之间用一根管路相连。

方案2，现在专利文献，申请号为CN201910737091.X，专利名称为“一种集氢气水分离功能的燃料电池端板”，通过设置螺栓将排水阀、排氢阀和氢出压力传感器直接与电堆端板连接，可以降低系统体积，提高功率密度，通过电堆端板作为电堆压紧的支撑件，在保证端板对电堆支撑效果不降低的前提下，通过对端板2空余区域的设计和加工，把气水分离器集成于端板2中，可以减少燃料电池系统上的分水器和连接管路，提高系统的集成度。

上述方案有以下不足：

方案1：电堆、气水分离器和引射器都是用管路连接，集成度不高，体积大，管路占用空间不利于燃料电池系统紧凑设计；另外管路里的水汽，由于管路冷却作用，容易在管路表面凝结，然后凝结水进入引射器，当环境温度较低时，凝结水在引射器里结冰，可能把引射器冻住，导致燃料电池无法启动。

方案2：与方案1相比，由于采用集成化设计，减少了一根管路(电堆到气水分离器之间的管路)，使得氢气循环系统更加紧凑，但是，气水分离器和引射器之间的管路仍然保留，在系统运行过程中，从气水分离器出来的水汽(气态)，由于管路冷却作用，容易在管路表面凝结，然后凝结水进入引射器，当环境温度较低时，凝结水在引射器里结冰，可能把引射器冻住，导致燃料电池无法启动。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种燃料电池系统氢气循环气水分离装置，集成化设计，减少了气水分离器和氢气喷射器之间的管路，从气水分离器出来的气体直接导入氢气引射器，避免了由于管路冷却作用导致水汽冷凝，防止水滴进入氢气引射器，避免氢气引射器在低温环境下由于结冰冻住影响燃料电池系统启动问题。

本发明采取以下技术方案实现上述目的：

一种燃料电池系统氢气循环气水分离装置，包括气水分离器、氢气引射器和氢气喷射器，氢气引射器和氢气喷射器相连接且并列设在气水分离器的顶部，氢气引射器通过引射器低压入口连通气水分离器；气水分离器靠近氢气喷射器的一侧设有回氢入口，气水分离器的底部设有排水口。

优选地，气水分离器靠近氢气引射器的一侧设有泄压阀。

优选地，氢气引射器背向氢气喷射器的一端设有引射器出口。

优选地，氢气喷射器靠近氢气引射器的侧面设有喷射器入口。