阅读说明：本技术 一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器 (Fuel cell hydrogen energy automobile steam-water separator capable of automatically draining and exhausting water ) 是由 宋少文 郝义国 居治钊 吕登辉 汪江 于 2021-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器,包括中空结构的壳体,壳体上设有氢气入口、氢气出口和排水口,排水口下方连接一排水管,排水管上方设有一排水阀,所述壳体内设有五个挡板,所述挡板用于阻挡从氢气出口进入到壳体内部的氢气中的水汽,并使其凝固为液态水,从而分离氢气中的水汽。本发明的有益效果为：该分离器的壳体内的挡板可使进入壳体内的水汽与氢气分离,形成液态的水,并积聚到壳体底部,且排水管可在壳体内液态水水位过高时及时排出该液态水,防止分离器失效；同时该分离器的壳体上部设有排气管和排气阀,排气阀定期开启,可降低该分离器排出的氢气中的氮气的浓度。(The invention provides a fuel cell hydrogen energy automobile steam-water separator capable of automatically draining and exhausting water, which comprises a shell with a hollow structure, wherein a hydrogen inlet, a hydrogen outlet and a water outlet are arranged on the shell, a water draining pipe is connected below the water outlet, a water draining valve is arranged above the water draining pipe, five baffles are arranged in the shell, and the baffles are used for blocking water vapor in hydrogen entering the shell from the hydrogen outlet and solidifying the water vapor into liquid water, so that the water vapor in the hydrogen is separated. The invention has the beneficial effects that: the baffle in the shell of the separator can separate water vapor and hydrogen entering the shell to form liquid water which is accumulated at the bottom of the shell, and the drain pipe can discharge the liquid water in time when the water level of the liquid water in the shell is too high, so that the failure of the separator is prevented; meanwhile, the upper part of the shell of the separator is provided with an exhaust pipe and an exhaust valve, and the exhaust valve is opened periodically, so that the concentration of nitrogen in hydrogen discharged by the separator can be reduced.)

一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器

技术领域

本发明涉及燃料电池氢能汽车领域，尤其涉及一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器。

背景技术

(燃料电池)氢能汽车其工作原理使将氢能汽车的储氢装置中的氢气导入氢能汽车的燃料电池的电堆中，然后与空气中的氧气反应产生电能从而驱动能汽车的行驶。燃料电池的电堆中，氢气与氧气发生反应时会导入过量的氢气，为反应完全的氢气会带出大量的水汽，为提高氢气利用率，需要把反应后的剩余氢气经过汽水分离器，去除其中的水汽，再经过循环装置输送回电堆继续反应；同时随着燃料电池反应的进行，氢气管路因外界氮气的进入会使其内氢气中混有的氮气的浓度会越来越高，需要定期排空。现有的分离器无法及时排出分离器中的水以及并且无法定期排出其内的氢气，这样会导致分离器中排出的氢气会任然含有较多的水分及氮气，导致氢能汽车的燃料电池效率降低。

发明内容

为使氢能汽车的分离器能及时排出其内聚集的液态水，以及使分离器能定期排出其内的氢气，从而使汽车高效运行，本发明提供一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器，包括中空结构的壳体，所述壳体上设有氢气入口、氢气出口和排水口，其中所述氢气出口位于所述壳体顶部，所述排水口位于所述壳体底部，所述排水口下方连接一排水管，所述排水管上方设有一排水阀，所述排水阀用于控制所述排水管的开闭，所述壳体内设有五个挡板，五个所述挡板分别为第一、第二、第三、第四和第五挡板，其中第二、第三、第四和第五挡板均倾斜设置，且第二、第三、第四和第五挡板依次逐渐远离所述氢气入口，且第二、第三、第四和第五挡板彼此不相连，从而是各个挡板之间留有供氢气通过的间隙，所述第一挡板位于第二、第三、第四和第五挡板的下方，所有挡板均用于阻挡从氢气出口进入到壳体内部的氢气中的水汽，并使其凝固为液态水，从而分离氢气中的水汽。

进一步地，所述壳体上还设有一排气口，所述排气口下方设有一排气管。

进一步地，所述排气管上方设有一排气阀，所述排气阀与氢能汽车的控制系统相连。

进一步地，所述壳体内还设有一液位传感器，所述液位传感器和所述排水阀均与氢能汽车控制系统相连，所述液位传感器用于感测壳体内的液态水的液位高度，并将感测到的信号传递至氢能汽车的控制系统，所述控制系统控制所述排水阀开启，从而排空所述壳体内的液态水。

进一步地，所述壳体内还设有一加热器，所述加热器用于防止所述壳体内的液态水结冰。

进一步地，所述壳体优选为正多边体结构，所述壳体包括前侧板、后侧板以及连接前侧板、后侧板的侧围板，所述氢气入口位于所述壳体的前侧板上。

进一步地，所述氢气入口位于所述壳体的前侧板边缘上，且所述氢气入口远离所述氢气出口。

本发明一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器的有益效果为：该分离器的壳体内设有液位传感器和多个挡板，挡板可使进入壳体内的水汽与氢气分离，形成液态的水，并积聚到壳体底部，该液位传感器可检测液位高度判断分离出的水量，当水量达到一定量时，液位传感器可通过开启排水阀开启将水排空；同时该分离器的壳体上部设有排气管和排气阀，排气阀定期开启，可降低该分离器排出的氢气中的氮气的浓度。

附图说明

图1是本发明实施例一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器的外部结构图。

图2是图1是本发明实施例一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器的内部结构图。

图中：1-壳体，11-氢气入口，12-氢气出口，13-排水管，14-排水阀，15-排气管，16-排气阀，2-第一挡板，21-第二挡板，22-第三挡板，23-第四挡板，25-第五挡板，3-液位传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参图1和图2，一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器，包括：中空结构的壳体1，所述壳体1上设有氢气入口11、氢气出口12、排气口和排水口，所述壳体1优选为正多边体结构，所述壳体1包括前侧板、后侧板以及连接前侧板、后侧板的侧围板，所述氢气入口11位于所述壳体1的前侧板上，所述氢气出口12位于所述壳体1顶部，排水口位于壳体1底部，排气口位于壳体1的一侧围板上端，且所述氢气入口11位于所述壳体1的一侧的边缘部位，所述氢气出口12、排气口和排水口位于壳体1上远离所述氢气入口11的另一侧，所述排水口上连接一排水管13，所述排水管13上方设有一排水阀14，所述排气口上连接有一排气管15，所述排气管15上设有一排气阀16，所述排气阀16和所述排水阀14均为电磁阀，所述排气阀16用于控制所述排气管15的开闭，所述排水阀14用于控制所述排水管13的开闭。

所述壳体1内设有多个挡板，所有挡板均固定连接于前侧板和后侧板上，本实施例中，所述挡板数量为五个，五个挡板分别为第一、第二、第三、第四和第五挡板，其中第二、第三、第四和第五挡板均倾斜设置，且第二、第三、第四和第五挡板依次逐渐远离所述氢气入口11，且第二、第三、第四和第五挡板彼此不相连，从而各个挡板之间留有供氢气通过的间隙，所述第一挡板2位于所述氢气入口11的下方，同时第一挡板2位于第二、第三、第四和第五挡板的下方，所有挡板用于阻挡从氢气出口12进入到壳体1内部的氢气中的水汽，使其凝固为液态水，从而分离氢气中的水汽，被分离出的液态水流入壳体1底部，被分离出水汽的氢气从所述氢气出口12排出，所述排水管13用于排出壳体1内的液态水，所述排气阀16与氢能汽车的控制系统相连，所述排气阀16在氢能汽车控制系统控制下定期开启，排出壳体1的氢气，从而降低从氢气出口12排出的氢气中的氮气浓度。

进一步地，所述壳体1内还设有一液位传感器3，液位传感器3和排水阀14均与氢能汽车控制系统相连，所述液位传感器3用于感测壳体1内的液态水的液位高度，并将感测到的信号传递至氢能汽车控制系统，当壳体1内的液态水的液位高度超过预定高度时，氢能汽车控制系统控制所述排水阀14开启，排空壳体1内的液态水。

进一步地，所述壳体1内还设有一加热器(图中未画出)，该加热器也与氢能汽车控制系统相连，当氢能汽车控制系统感测到外界温度低于0℃时，控制加热器开启，防止壳体1内的液态水因低温结冰导致分离器堵塞。

本发明一种能自动排水、排气的燃料电池氢能汽车汽水分离器的工作原理可过程为：氢能汽车电堆中排出的高湿度的氢气从氢气入口11高流速进入壳体1内，由于第一挡板2的阻挡，氢气会产生涡旋，使氢气中部分水的小液滴在离心力的作用下凝结变大，最终在重力作用下流入底部的壳体1底部；此后，氢气会经过第二挡板21、第三挡板22，并在其阻挡下，改变流向，同时由于壳体1内的内腔逐渐变大，氢气流速进一步降低，使氢气中剩余的水的小液滴逐渐凝结变大，在重力作用下进一步沉降沿着第二挡板21、第三挡板22和壳体1内壁面流入壳体1底部；最后氢气在挡第四挡板23、第五挡板24的导向作用，气流变得平缓，最终从氢气出口12排出；

积聚在壳体1底部的液态水达到一定量时，液位传感器3会检测到并把信号反馈给氢能汽车控制系统，氢能汽车控制系统控制排水阀14打开，将壳体1内的水排孔；同时，随着电堆内反应的进行，空气中的氮气会随氢能汽车电堆中排出的氢气进入氢气管路中，氢能汽车控制系统控制排气阀16的定期开启，排空壳体1内的氢气，以降低壳体1内氢气中携带的氮气的浓度。氢能汽车在行驶过程中会使壳体1中液态水溅起，所述第一挡板2可以阻挡飞溅的水，避免水被氢气流再次吸入。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。