[实用新型]一种氢水分离装置与一种氢氧燃料电池系统

说明书

本实用新型公开了一种氢水分离装置与一种氢氧燃料电池系统，氢水分离装置的壳体内侧包括氢水分离腔、集水槽、排氢管路以及吹扫支路，壳体的侧壁开设有用于连通氢水分离腔下部和电堆氢气出口的进气孔以及用于连通吹扫支路和电堆空气出口的出气孔，吹扫支路内设有吹扫阀，氢水分离腔内设有多个塔板，且多个塔板由下而上彼此间隔布置并留有相互连通的气体流动通道，集水槽与氢水分离腔之间布置有隔板并通过连通孔相互连通，集水槽的下端设有排水阀。本方案提供的氢水分离装置集氢水分离、吹扫、排水等功能于一体，并且减少了管接头数量，降低了氢气泄漏的风险，提高了氢水分离效果，还能提高氢气的利用率，减少低温冷启动时间。

技术领域

本实用新型涉及新能源车辆技术领域，尤其涉及一种氢水分离装置与一种氢氧燃料电池系统。

背景技术

随着社会的快速发展，能源枯竭、环境恶化等社会问题日益突出，具有清洁高效特点的氢氧燃料电池备受关注。氢氧燃料电池是一种将燃料的化学能直接转换成电能的装置，在燃料电池中电解质膜将氢气和氧气从空间上分隔开，氢气在催化剂的作用下发生氧化反应生成氢质子和电子，电子通过外电路到达阴极形成电流，用于做功，氢质子通过电解质膜到达阴极与发生还原反应的氧气结合生成水，只要燃料源源不断地供给，燃料电池就会不断地产生电能。由于阴极生成的水可通过电解质膜渗透到阳极，当未反应的氢气从燃料电池堆排出时，氢气会夹带一些反应产物水和污染物N₂，排出的氢气一部分通过排氢阀排放到电堆空气出口，与空气混合排放到大气中，另一部分氢气经过氢气循环泵进入电堆进行循环使用。若不去除氢气中夹带的液态水，一方面液态水会使氢气循环泵的效率下降，另一方面积累在排氢阀中的液态水只能靠氢气吹扫才能排出，这会消耗大量氢气，使得氢气利用率降低，增加使用成本，而且低温运行时液态水结冰会堵塞节流孔增加冷启动响应时间。

针对氢氧燃料电池中氢水分离问题，目前最常用的解决办法是利用吹扫阀对排氢阀进行定期吹扫或在氢气循环泵前安装氢水分离装置，吹扫阀和氢水分离装置是分开布置的，常用胶管和卡箍进行连接和固定，这会增加氢泄露的风险，也会使得电堆箱体空间更加狭窄和不利于维修。

因此，如何提高氢水分离效果、提高氢气利用率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种氢水分离装置，用于提高氢水分离效果以及提高氢气利用率。本实用新型的另一个目的在于提供一种包括上述氢水分离装置的氢氧燃料电池系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种氢水分离装置，包括壳体，所述壳体内侧包括氢水分离腔、位于所述氢水分离腔下方的集水槽以及连通于所述氢水分离腔上端的排氢管路，所述壳体内侧还设有连通于所述排氢管路一侧的吹扫支路，所述壳体的侧壁开设有用于连通所述氢水分离腔下部和电堆氢气出口的进气孔，所述壳体的侧壁开设有用于连通所述吹扫支路和电堆空气出口的出气孔，所述吹扫支路内设有吹扫阀，所述氢水分离腔内设有多个塔板，且多个所述塔板由下而上彼此间隔布置并留有相互连通的气体流动通道，所述集水槽与所述氢水分离腔之间布置有隔板并通过连通孔相互连通，所述集水槽的下端设有排水阀。

优选地，所述塔板的上侧表面和/或下侧表面相对水平面倾斜布置。

优选地，所述塔板的截面为楔形。

优选地，多个所述塔板交错分布于所述氢水分离腔的两侧内壁上。

优选地，所述集水槽的槽底面相对水平面倾斜布置，所述排水阀位于所述集水槽的槽底面的最低处。

优选地，所述排水阀为单向电磁排水阀。

优选地，所述隔板的四周边缘与所述氢水分离腔相连，并且所述隔板的至少一侧边缘设有若干缺口，所述缺口与所述氢水分离腔的内壁围成所述连通孔。

优选地，所述集水槽内沿深度方向布置有相隔预设距离的第一液位传感器和第二液位传感器。