[发明专利]一种用于多堆燃料电池的二次分水装置及多堆燃料电池

说明书

本发明提供了一种用于多堆燃料电池的二次分水装置及多堆燃料电池，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术分水不彻底导致电堆性能下降的问题。该二次分水装置包括呈储液罐状的第一气液分离器、呈管状的第二气液分离器和储液腔。其中，第一气液分离器的顶部设有气体出口，中部设有分别用于与每一电堆氢气出口连接的端口，底部设有储液腔。储液腔的底部设有排水口，侧壁设有用于与第二气液分离器连接的端口。第二气液分离器采用蛇形管状结构，中部具有低位储水位点、高位排水位点，一端分别与每一电堆的氢气入口连接，另一端与储液腔的上述侧壁的端口连接。该装置可设置在在底部入堆歧管中，以解决底部电堆更容易积水的问题，提高多堆一致性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于多堆燃料电池的二次分水装置及多堆燃料电池。

背景技术

燃料电池凭借续航里程长、燃料加注速度快以及载重能力强等优势，在大型车辆、商用车等大功率领域的应用趋势越来越明显。实现燃料电池系统的高功率输出，可以通过采用双堆方式，即利用两个燃料电池电堆并联的方式实现。为了保证双堆性能一致，需要控制入堆压力、温度等工作参数一致，所以入堆歧管对流量分配至关重要。但是，由于入堆混合物中有液态水，在重力作用下，底部入堆歧管容易积累较多液态水，进入电堆后，导致双堆工作状态不同，底部电堆性能下降。

燃料电池系统氢气路多采用氢回流的方式，通过利用循环泵或引射器将燃料电池出堆混合物（含氢气、水蒸气、氮气、液态水和其他）中未消耗的氢气重新供给电堆使用，提高氢气利用率。由于液态水与气体的密度差异巨大，入堆后有可能阻塞燃料电池反应通道造成电堆无法正常工作，因此通常在氢气出堆口布置气液分离装置，用于分离出堆气液混合物中的液态水并排出，避免液态水循环进入电堆。然而，粒径较小的液滴不能被气液分离器完全分离，且离开气液分离器进入后端管路后，由于向环境散热、压力变化等原因，混合气中的水蒸气可能冷凝析出，因此，入堆气体中仍有少量的液态水，导致电堆性能下降。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于多堆燃料电池的二次分水装置及多堆燃料电池，用以解决现有技术分水不彻底导致电堆性能下降的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种用于多堆燃料电池的二次分水装置，包括呈储液罐状的第一气液分离器（8）、呈管状的第二气液分离器（10）和储液腔；其中，

第一气液分离器（8）的顶部设有气体出口，中部设有分别用于与每一电堆氢气出口连接的端口，底部设有储液腔；

储液腔的底部设有排水口，侧壁设有用于与第二气液分离器（10）连接的端口；

第二气液分离器（10）采用蛇形管状结构，中部具有低位储水位点（10a）、高位排水位点（10b），一端分别与每一电堆的氢气入口连接，另一端与储液腔的上述侧壁的端口连接。

上述技术方案的有益效果如下：提出一种适用于多堆燃料电池的氢侧二次分水方案，可在底部入堆歧管中设置二次分水装置，以解决底部电堆更容易积水的问题，提高多堆一致性。

基于上述装置的进一步改进，第二气液分离器（10）具有一个低位储水位点（10a）和一个高位排水位点（10b）；并且，

所述低位储水位点（10a）设于靠近电堆的氢气入口的一侧，以容纳液态水累积在第二气液分离器（10）的底部；

第二气液分离器（10）内部的氢气压力大于等于低位储水位点（10a）到高位排水位点（10b）之间所储存的液态水的液压。

上述进一步方案的有益效果如下：第二气液分离器（10）内部的气流需要克服低位储水位点（10a）到高位排水位点（10b）之间所储存的液态水的液压，才能进一步由管路排至排水口中。

进一步，该二次分水装置还包括排水管路；并且，

所述排水管路用于连接第二气液分离器（10）的低位储水位点（10a）与储液腔，并具有倾斜度，使得低位储水位点（10a）累积的液态水全部流入储液腔。