[发明专利]一种用于燃料电池的分水器以及进氢系统

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池的分水器及进氢系统，所述分水器包括腔体，腔体设有出气口、排出口以及进气口，所述出气口设置在腔体顶部，与电堆进气口连接，所述排液口设置在腔体底部，与一级分水器连接，所述进气口设置在腔体中部，所述进气口设有射流管，所述分水器中部设有一块隔板，所述隔板将腔体分隔成位于上方的气体冲击仓以及位于下方的汇液仓，所述进气口对面位于所述气体冲击仓内设有滤材。本发明的进氢系统为在电堆氢气入口处增设上述分水器。本发明通过两级分水器对入堆氢气中混有的液态水进行分离，避免电堆入堆端水淹、提升吹扫性能、冷启动性能，成本低且简单易实施。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池二级分水器及进氢系统。

背景技术

燃料电池是一种把燃料的化学能直接转换成电能的化学装置，是最有发展前途的发电技术，可取代发动机应用于车辆、电站、电源等领域，但目前还存在容易发生水淹、干膜、低温冷启动适应性等问题。

当前燃料电池系统的供氢-回氢系统多使用比例阀和回氢泵组合方案、比例阀引射器和回氢泵组合方案、比例阀和引射器方案、氢喷和回氢泵组合方案，这些方案都是将高压氢气降成低压吹入电堆，降压会造成氢气温度低于环境温度，电堆运行时温度在50-80℃之间，在氢气入堆口，由于较大的温差，会形成冷凝水，随着气流进入流道，容易造成局部水淹。加之与回氢的湿热氢气汇流，虽然经过分水器分离出了大部分液态水，但还存在包含大量气态水的热氢气，与干冷氢气汇流时，又会产生冷凝水，从而加剧了局部水淹。水淹将阻碍燃料气体的流动，导致反应缺气而引发其它副反应，加速催化层内碳的腐蚀，还会引起局部的温度热点；这些冷凝水还会造成下电吹扫吹不干，液态水存续在电堆内部，冰点环境下，结冰/融化的反复，对电堆内部催化剂和膜等都造成不可逆的损坏，严重影响燃料电池系统性能和寿命。

因此，本领域急需一种避免电堆水淹的方案，且低成本的进氢系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于燃料电池的二级分水器。

本申请之目的还在于提供一种燃料电池的进氢系统。

为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种用于燃料电池的分水器，所述分水器包括腔体，腔体设有出气口、排出口以及进气口，所述出气口设置在腔体顶部，与电堆进气口连接，所述排出口设置在腔体底部，与一级分水器连接，所述进气口设置在腔体中部，所述进气口设有射流管，所述分水器中部设有一块隔板，所述隔板将腔体分隔成位于上方的气体冲击仓以及位于下方的汇液仓，所述进气口对面位于所述气体冲击仓内设有滤材。当带有小液滴的气体从射流管进入气体冲击仓，并与滤材碰撞，在不断穿过滤材的过程中，小液滴凝聚成大液滴，并流入汇液仓内；而大部分气体从出气口排出，少部分气体进入汇液仓。由于射流管出口位置的原因，使得气体冲击仓一侧的气压小于汇液仓内气压，因此，进入汇液仓内的气体返回至气体冲击仓内，并从出气口排出，从而起到了气液分离的目的。

在第一方面的一种实施方式中，所述隔板，其上设有回流口，回流口位于腔体内部射流管口下侧的隔板上，连通汇液仓和气体冲击仓。

在第一方面的一种实施方式中，所述滤材为拱形，所述滤材外凸的一面位于气体冲击仓内并与射流管的末端出口正对；所述滤材的内凹连通所述汇液仓，所述滤材顶部与腔体顶壁连接，所述滤材底部与隔板连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述滤材为孔隙率合适的多孔陶瓷或者替代物，为拱形薄层结构。

在第一方面的一种实施方式中，所述腔体可打开上壁，替换滤材。

在第一方面的一种实施方式中，所述导流槽位于进气口对面腔体内侧壁上，竖直向下开设的多条细小的梯形槽，直通向汇液仓底部，梯形槽短底边在内侧壁外，长底边在内侧壁内部。

在第一方面的一种实施方式中，所述排液口管路远端设有排水阀。