本發(fā)明涉及燃料電池，具體涉及一種分水裝置、燃料電池以及車輛。

背景技術(shù)：

1、質(zhì)子交換膜燃料電池由氫氣與氧氣反應的將化學能轉(zhuǎn)化為電能，生成物只有水和熱。分水裝置在燃料電池中的應用場景主要有：a.在氫氣子系統(tǒng)中，多采用氫氣循環(huán)的方式，實現(xiàn)未反應氫氣的循環(huán)再利用，提高能量的利用率。通常氫氣出堆為氣液混合物(未反應氫氣、水蒸氣、少量氮氣、液態(tài)水)，為了避免液態(tài)水進入電堆，會阻塞氣體反應通道，造成單片電壓降低，在出堆會設置分水裝置，將氣液混合物中的液態(tài)水分離出來，并排出。b.在空氣子系統(tǒng)中，由于出堆氣液混合物(氧氣、氮氣、水蒸氣、液態(tài)水)壓力、溫度較高，可采用膨脹機的方式將此部分能量回收。由于低溫環(huán)境，液態(tài)水在膨脹機內(nèi)可能結(jié)冰發(fā)生損壞，因此在空側(cè)出堆入膨脹機前可設置分水裝置，將液態(tài)水分離排出。

2、為了克服上述應用場景中存在的問題，都采用了分水裝置，但是為了提高分水裝置的氣液分離效率，現(xiàn)有技術(shù)中，需要較大的分離空間或者復雜結(jié)構(gòu)，導致分水裝置的流阻、占用空間較大，因此需要一種體積更小，流阻效果效果更好的分水裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種體積更小，流阻效果效果更好的分水裝置、燃料電池以及車輛。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案為：

3、一種分水裝置，包括入口管道、出口管道和分水組件；

4、所述分水組件包括旋流葉片、一次分離腔、噴嘴、引流腔、儲液腔、分離前通道和分離后通道；

5、所述入口管道、一次分離腔、噴嘴、引流腔、出口管道五者依次同軸連通，所述一次分離腔的底部通過分離前通道與儲液腔連通，所述引流腔的底部通過分離后通道與儲液腔連通；

6、所述旋流葉片設置在靠近一次分離腔的入口管道內(nèi)；

7、所述儲液腔底部設置有出水口。

8、優(yōu)選地，所述分水組件還包括二次分離腔，所述分離前通道通過二次分離腔與儲液腔連通，所述分離后通道通過二次分離腔與儲液腔連通。

9、優(yōu)選地，所述分離前通道與分離后通道之間的二次分離腔內(nèi)壁上設置有第一分離擋板。

10、優(yōu)選地，所述分離后通道下方的二次分離腔內(nèi)壁上設置有第二分離擋板，所述第二分離擋板的一端連接在分離腔內(nèi)壁上，另一端向入口管道方向向下傾斜。

11、優(yōu)選地，所述分離前通道末端具有延伸部，所述延伸部伸入到二次分離腔內(nèi)。

12、優(yōu)選地，所述儲液腔底部為錐形。

13、優(yōu)選地，所述一次分離腔的直徑大于入口管道的直徑；所述引流腔的直徑大于出口管道的直徑。

14、優(yōu)選地，所述分水組件還包括電機，所述電機帶動旋流葉片轉(zhuǎn)動。

15、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案為：

16、一種燃料電池，包括電堆和上述的分水裝置，所述電堆包括氫氣子系統(tǒng)和空氣子系統(tǒng)，所述氫氣子系統(tǒng)包括第一出堆口，所述空氣子系統(tǒng)包括第二出堆口，所述第一出堆口、第二出堆口分別與分水裝置的入口管道連通。

17、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第三種技術(shù)方案為：

18、一種車輛，包括上述的燃料電池。

19、本發(fā)明的有益效果在于：氣液混合物由入口管道進入，經(jīng)過旋流葉片的作用下，氣液混合物發(fā)生旋轉(zhuǎn)流動，在旋轉(zhuǎn)過程中，液滴由于密度較大，容易發(fā)生離心而聚集在管路外壁面附近，保證分離效果；當流經(jīng)一次分離腔時，外側(cè)壁面的附近的液滴氣流在殼體導流作用下，進入分離前通道；內(nèi)側(cè)氣液混合物，進一步撞擊在一次分離腔的壁面后，在重力作用下進入分離前通道；仍有小部分流量從中間噴嘴流出，通引射原理，由于噴嘴口徑較小，流速加快，動壓增加，導致噴嘴后端靜壓降低，形成引流卷吸的效果，從而實現(xiàn)降低分離通道的整體流阻；本申請的分水結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，便于連接。

技術(shù)特征：

1.一種分水裝置，其特征在于，包括入口管道、出口管道和分水組件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水裝置，其特征在于，所述分水組件還包括二次分離腔，所述分離前通道通過二次分離腔與儲液腔連通，所述分離后通道通過二次分離腔與儲液腔連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分水裝置，其特征在于，所述分離前通道與分離后通道之間的二次分離腔內(nèi)壁上設置有第一分離擋板。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分水裝置，其特征在于，所述分離后通道下方的二次分離腔內(nèi)壁上設置有第二分離擋板，所述第二分離擋板的一端連接在分離腔內(nèi)壁上，另一端向入口管道方向向下傾斜。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分水裝置，其特征在于，所述分離前通道末端具有延伸部，所述延伸部伸入到二次分離腔內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水裝置，其特征在于，所述儲液腔底部為錐形。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水裝置，其特征在于，所述一次分離腔的直徑大于入口管道的直徑；所述引流腔的直徑大于出口管道的直徑。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水裝置，其特征在于，所述分水組件還包括電機，所述電機帶動旋流葉片轉(zhuǎn)動。

9.一種燃料電池，其特征在于，包括電堆和權(quán)利要求1-8任意一項所述的分水裝置，所述電堆包括氫氣子系統(tǒng)和空氣子系統(tǒng)，所述氫氣子系統(tǒng)包括第一出堆口，所述空氣子系統(tǒng)包括第二出堆口，所述第一出堆口、第二出堆口分別與分水裝置的入口管道連通。

10.一種車輛，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的燃料電池。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領域，具體涉及一種分水裝置、燃料電池以及車輛，包括入口管道、出口管道和分水組件；所述分水組件包括旋流葉片、一次分離腔、噴嘴、引流腔、儲液腔、分離前通道和分離后通道；所述入口管道、一次分離腔、噴嘴、引流腔、出口管道五者依次同軸連通，所述一次分離腔的底部通過分離前通道與儲液腔連通，所述引流腔的底部通過分離后通道與儲液腔連通；所述旋流葉片設置在靠近一次分離腔的入口管道內(nèi)；所述儲液腔底部設置有出水口；本發(fā)明通過旋流葉片保證分離效果；通過噴嘴的引射原理，由于噴嘴口徑較小，流速加快，動壓增加，導致噴嘴后端靜壓降低，形成引流卷吸的效果，從而實現(xiàn)降低分離通道的整體流阻。

技術(shù)研發(fā)人員：閃念,丁鐵新,方川,李飛強
受保護的技術(shù)使用者：北京億華通科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23