專利名稱：一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器。
背景技術(shù)：
燃料電池中的水來自反應(yīng)氣體加濕或陰極反應(yīng)。理想的狀態(tài)下，這些生成的水應(yīng)該能夠保證電解質(zhì)正常水化的要求。實際操作過程中，需對燃料電池中的水進(jìn)行管理，做到使聚合物電解質(zhì)中含有足夠的水分，因為電解質(zhì)的質(zhì)子傳導(dǎo)能力與含水量成正比，但含水量又不能過高，否則會引起電解質(zhì)淹沒，并導(dǎo)致與其相連的電極或氣體擴(kuò)散中的孔道被堵。因此需要保證一個良好的水平衡關(guān)系。現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池的水管理大部分通過濕焓轉(zhuǎn)換裝置、分水器、氫氣尾排和空氣尾排來完成。目前車、船使用的質(zhì)子交換摸燃料電池的空氣系統(tǒng)分水器，普遍采用箱體式分水器，把分水器設(shè)在燃料電池堆的入口處?，F(xiàn)有技術(shù)的空氣系統(tǒng)分水器的不足是:( I)新鮮空氣增濕后，濕氣較大，并且含有部分液態(tài)水，容易腐蝕空氣供給裝置，并且由于液態(tài)水的存在，使空氣供給裝置功耗增加。(2)箱體式分水器的分水效果較差，容易使液態(tài)水直接進(jìn)入電池，從而破壞電解質(zhì)的水平衡，引起電極、氣體擴(kuò)散襯底或氣體流道的淹沒，從而阻止反應(yīng)物向各個催化點的擴(kuò)散，將增大擴(kuò)散過電壓，影響發(fā)電效率，降低電池壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，并根據(jù)質(zhì)子交換摸燃料電池自身特點及車、船使用條件，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，分水效率高，壽命長，維護(hù)成本低，適用范圍廣的車、船用質(zhì)子 交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，包括分水器殼體和濾芯組，其特征在于所述分水器殼體由導(dǎo)向變徑和底殼組成，所述導(dǎo)向變徑是一個倒置的漏斗形殼體，導(dǎo)向變徑的小端與入氣管相連，大端與底殼相連，所述底殼是圓形殼體，底殼的頂端與導(dǎo)向變徑的的大端相連，底殼的下端與出氣管相連，所述出水口設(shè)在底殼中下部的側(cè)面，出水口朝上；所述濾芯組包括導(dǎo)流塊、翅片和精細(xì)分水濾芯，所述導(dǎo)流塊是一圓椎體，圓椎體頂尖的夾角為30° 50°，所述精細(xì)分水濾芯是圓柱形濾芯，圓柱形濾芯固定安裝在底殼內(nèi)的下部，導(dǎo)流塊通過支架固定在精細(xì)分水濾芯上，導(dǎo)流塊圓椎體的頂尖朝上，導(dǎo)流塊的上半段置于導(dǎo)向變徑殼體內(nèi)，下半段置于底殼內(nèi)，所述翅片固定安裝在導(dǎo)流塊的位于底殼頂面的位置，翅片由8 16片沿導(dǎo)流塊位于底殼頂面的圓周均勻分布，翅片傾斜安裝，傾斜角度為a，a為與水平面呈4° 15°夾角。本實用新型所述一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，其特征在于所述翅片為平面片或弧形曲面片，弧形曲面片的弧度彳15 一 30。本實用新型所述的一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，其特征在于所述圓柱形的精細(xì)分水濾芯是由兩層孔板中間添加填料構(gòu)成的濾芯。本實用新型所述一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，其特征在于所述導(dǎo)向變徑小端直徑與大端直徑之比為1:3 1:5，導(dǎo)向變徑(2)的高度是大端直徑的
1.5 3倍。本實用新型的分水原理是；殼體內(nèi)部的翅片和圓柱形的精細(xì)分水濾芯對進(jìn)入的氣體進(jìn)行兩次分水，濕空氣進(jìn)入分水器經(jīng)過翅片進(jìn)行第一次分水，同時改變空氣運(yùn)動方向，使空氣通過翅片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入圓柱形的精細(xì)分水濾芯進(jìn)行第二次精密過濾氣液分離。本實用新型具有如下優(yōu)點:1、當(dāng)被增濕的空氣進(jìn)入分水器后，由于分水的效率高，降低了液態(tài)水進(jìn)入電池堆的機(jī)率，避免淹堆。2、結(jié)構(gòu)簡單，可安裝在入堆口前的管路上，便于安裝和維修，可提高生產(chǎn)效率。3、將分離出的液態(tài)水回收或從尾排將其排出，改善系統(tǒng)水平衡，使整個系統(tǒng)運(yùn)行更平穩(wěn)，延長整個燃料電池的壽命。

本實用新型共有附圖四幅，其中圖1是本實用新型的分水器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視示意圖，圖2是本實用新型的分水器的俯視視示意圖，圖3是本實用新型的分水器的濾芯組內(nèi)部結(jié)構(gòu)主視示意圖，圖4是本實用新型的分水器的濾芯組內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視示意圖，附圖中，1、入氣管，2、導(dǎo)向變徑，3、底殼，4、導(dǎo)流塊，5、翅片6、精細(xì)分水濾芯，7、出水口，8、出氣管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖給和實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述。本實施例是燃料電池空氣入口的分水器。分水器包括分水器殼體和濾芯組，分水器殼體由導(dǎo)向變徑2和底殼3組成，導(dǎo)向變徑2是一個倒置的漏斗形殼體，導(dǎo)向變徑2的小端與入氣管I相連，大端與底殼3相連，導(dǎo)向變徑小端直徑與大端直徑之比為1:3 1:5，高度是大端直徑的1.5 3倍；底殼3是圓形殼體，底殼3的頂端與導(dǎo)向變徑2的的大端相連，底殼3的下端與出氣管8相連，出水口 7設(shè)在底殼3中下部的側(cè)面，出水口 7朝上；濾芯組包括導(dǎo)流塊4、翅片5和精細(xì)分水濾芯6，導(dǎo)流塊4是一圓椎體，圓椎體頂尖的夾角為30° 50° ,精細(xì)分水濾芯6是圓柱形濾芯，圓柱形濾芯固定安裝在底殼3內(nèi)的下部,導(dǎo)流塊通4過支架固定在精細(xì)分水濾芯6上，導(dǎo)流塊4圓椎體的頂尖朝上，導(dǎo)流塊4的上半段置于導(dǎo)向變徑2殼體內(nèi)，下半段置于底殼3內(nèi)，翅片5固定安裝在導(dǎo)流塊4的位于底殼3頂面的位置，翅片5由8 16片沿導(dǎo)流塊位于底殼頂面的的圓周均勻分布，翅片5傾斜安裝，傾斜角度a，a為與水平面呈4° 15°夾角。翅片為平面片或弧形曲面片，弧形曲面片的弧度為一 15 彳30。精細(xì)分水濾芯6是由兩層孔板中間添加填料構(gòu)成的濾芯。使用時，將分水器殼體上的出氣管8與燃料電池的空氣入口連接，入氣管I與經(jīng)過加濕的空氣供給口連接。
權(quán)利要求1.一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，包括分水器殼體和濾芯組，其特征在于所述分水器殼體由導(dǎo)向變徑(2)和底殼(3)組成，所述導(dǎo)向變徑(2)是一個倒置的漏斗形殼體，導(dǎo)向變徑(2)的小端與入氣管(I)相連，大端與底殼(3)相連，所述底殼(3)是圓形殼體，底殼(3)的頂端與導(dǎo)向變徑(2)的的大端相連,底殼(3)的下端與出氣管(8)相連，所述出水口(7)設(shè)在底殼(3)中下部的側(cè)面，出水口朝上；所述濾芯組包括導(dǎo)流塊(4)、翅片(5)和精細(xì)分水濾芯(6)，所述導(dǎo)流塊(4)是一圓椎體，圓椎體頂尖的夾角為30° 50°，所述精細(xì)分水濾芯(6)是圓柱形濾芯，圓柱形濾芯固定安裝在底殼(3)內(nèi)的下部,導(dǎo)流塊(4)通過支架固定在精細(xì)分水濾芯(6)上，導(dǎo)流塊圓椎體的頂尖朝上，導(dǎo)流塊(4)的上半段置于導(dǎo)向變徑(2)殼體內(nèi)，下半段置于底殼(3)內(nèi)，所述翅片(5)固定安裝在導(dǎo)流塊(4)的位于底殼(3)頂面的位置，翅片(5)由8 16片沿導(dǎo)流塊(4)位于底殼(3)頂面的圓周均勻分布，翅片(5)傾斜安裝，傾斜角度為a，a為與水平面呈4° 15°夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，其特征在于所述翅片(5)為平面片或弧形曲面片，弧形曲面片的弧度為彳15 一 30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，其特征在于所述圓柱形的精細(xì)分水濾芯(6)是由兩層孔板中間添加填料構(gòu)成的濾芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，其特征在于所述導(dǎo)向變徑(2)小端直徑與大端直徑之比為1:3 1:5，導(dǎo)向變徑(2)的高度是大端直徑的1.5 3倍。
專利摘要一種車、船用質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的分水器，包括分水器殼體和濾芯組，殼體由導(dǎo)向變徑和底殼組成，導(dǎo)向變徑的小端與入氣管相連，大端與底殼相連，底殼是圓形殼體，底殼的下端與出氣管相連，出水口設(shè)在底殼中下部的側(cè)面，濾芯組包括導(dǎo)流塊、翅片和精細(xì)分水濾芯，導(dǎo)流塊是一圓椎體，精細(xì)分水濾芯是圓柱體濾芯，安裝在底殼內(nèi)的下部，導(dǎo)流塊固定在精細(xì)分水濾芯上，翅片安裝在導(dǎo)流塊的位于底殼頂面的位置。本實用新型的優(yōu)點是分水效率高，可安裝在入堆口前的管路上，降低液態(tài)水進(jìn)入電堆和淹堆機(jī)率，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝在管路上，便于安裝和維修，可提高生產(chǎn)效率；改善系統(tǒng)水平衡，系統(tǒng)運(yùn)行更平穩(wěn)，延長燃料電池的壽命。
文檔編號H01M8/10GK202949005SQ20122064693
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者李秋紅, 楊景官, 呂顏輝, 侯中軍, 王克勇, 于長云 申請人:新源動力股份有限公司