[实用新型]一种气液分离装置

说明书

本申请提供了一种气液分离装置，所述的气液分离装置包括外壳，所述的外壳内形成气液分离腔体，所述的气液分离腔体内设置有多个分离挡板，所述的分离挡板与外壳的内壁之间，或多个分离挡板相互之间形成供气水通过的通道，由内壁和分离挡板形成多个储液腔，储液腔之间通过连通通道连接，连通通道为下窄上宽的“倒梯形”结构。从而解决气液分离装置腔体内排水与气流流动相互冲突的难点，增强排水能力，显著提高分离效率和稳定性。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，为一种气液分离装置，具体指燃料电池系统氢气侧的气液分离结构，又被简称为分水装置、分水器。

背景技术

燃料电池氢气侧常设有氢回流系统,即燃料电池出堆氢气混合物，经由氢循环泵（或引射器）驱动回流至氢气入堆管路,并与新供给的氢气混合,进入电堆。燃料电池氢气出堆混合物中主要含有氢、氮及水等成分，其中的水常以气液混合形式存在，同时含有水蒸汽及液态水两种形式。如若出堆混合物中液态水未能被及时分离，氢气回流路会将其重新带至电堆入口，会影响电堆的运行湿度控制，严重时会造成电堆内部堵水。为去除燃料电池氢气侧电堆出堆混合物中的所含的液态水滴，电堆氢气出口均设有气液分离结构或装置。

根据用途及需求，常用的气液分离装置分为离心式、惯性力/重力分离、滤芯式等形式。其中，惯性力/重力分离方式主要利用被分离的气液混合物中气相、液相密度特性的差异，在气液分离装置流动过程中受惯性力及重力作用后气相、液相流动轨迹不同，形成气体聚集区和液体聚集区。惯性/重力气液分离的不需额外驱动能量、流动损失小、运行可靠程度高。但惯性力及重力气液分离装置设计主要依赖于流体的惯性力及重力作用来实现气液分离，通常气液分离效率偏低，并需要气液分离的空间较大。

车用燃料电池系统工况负载变化大、车辆运行晃动幅度大，气液分离效率受气流瞬态变化、液位晃动等因素干扰大。因此，发明探讨一种燃料电池用气液分离效率高且分离效果稳定的气液分离结构。

发明内容

本发明提出一种多次分水气液分离装置，解决腔体之间排水与气流流动相互冲突的难点，增强排水能力，显著提高分离效率和稳定性。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种气液分离装置，所述的气液分离装置包括外壳，所述的外壳内形成气液分离腔体，所述的气液分离腔体内设置有多个分离挡板，所述的分离挡板与外壳的内壁之间，或多个分离挡板相互之间形成供气水通过的通道，由内壁和分离挡板形成多个储液腔，其特征在于，储液腔之间通过连通通道连接。

进一步地，连通通道可以设置为下窄上宽的“倒梯形”结构。其中，窄部主要起截流作用，即降低向上流动的旁通气流的流量；宽部主要降低旁通气流的流速，避免气流流速过高而造成下水困难。同时，窄、宽部具有一定的高度差，即使发生液态水堵塞时，液态水能借助该高度差下的自身重力克服气流压力，沿通道壁面下水，增强排水能力。其中，宽窄部的流通面积需要根据系统工况匹配。

优选地，进一步可以将分离挡板设置于连通通道正上方。该分离挡板的上侧壁面有助于二次分离液态水向下流动；下侧壁面可直接阻挡旁通气流，防止气流携水冲向分离装置的出口，进而提升分离效果。同时，优选地，设置于连通通道正上方的分离挡板可以向下倾斜，与水平方向成一定的夹角。

优选地，可以对储液腔进行进一步优化，储液腔的下部通过向内倾斜设置内壁或分离挡板，将储液腔设置为下窄上宽的结构。

优选地，如附图1所示，所述的气液分离装置可以设置为如下的结构。该气液分离装置外壳的侧面设置有气液混合物入口，所述的外壳的顶部设置有气液分离后的混合气出口，所述的外壳的底部设置有气液分离装置的排液口，所述的分离腔内设置有挡板9f、9g、9h、9i、9g'、9h'，所述的分离腔内设置有连通通道9j、9j'、9j，所述的分离腔内有上述内壁、挡板以及连接通道形成一次储液腔9d，二次储液腔9e，三次储液腔9e'，四次储液腔9e，所述的连通通道为为下窄上宽的“倒梯形”结构。

附图说明