CN220138357U - 燃料电池水分回收再利用结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种燃料电池水分回收再利用结构，涉及燃料电池领域，其包括气水分离器本体，气水分离器本体设有容纳腔、进气端、排气端及供液端；进气端用于连接燃料电池系统的尾排，以供燃料电池系统在运行过程中产生的水分及气体进入到容纳腔；排气端设置于容纳腔的上方，排气端与气水分离器本体的外部连通，用于将燃料电池系统导入到容纳腔内的气体导出；供液端设置有阀门，阀门用于控制供液端的通断。通过将燃料电池系统的尾排与气水分离器本体上的进气端连通，在实际应用中，能够将燃料电池系统运行时产生的水分回收，作为非饮用水直接使用，或者，经过净化后作为饮用水使用，从而有效的利用了燃料电池系统在运行过程中产生的水资源。

Description

燃料电池水分回收再利用结构

技术领域

本申请涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池水分回收再利用结构。

背景技术

燃料电池是一种以氢气和氧气作为反应原料，经过电化学反应产生电能和热量的设施。

现有的风冷燃料电池在工作时，阳极的氢气和阴极的氧气通过电化学反应释放电能和热能，同时生成水。一般情况下，生成的水以水蒸气和液态水混合物的状态随着未完全反应的气体一并从尾排排放到外界环境，这在一定程度上造成了水资源的浪费。

因此，需要一种水分回收结构，能够回收风冷燃料电池工作过程中产生的水资源，减少了水资源的浪费。

实用新型内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种燃料电池水分回收再利用结构，能够回收风冷燃料电池在工作过程中产生的水资源，以减少水资源的浪费。

本说明书实施例提供以下技术方案：

本说明书实施例提供一种燃料电池水分回收再利用结构，包括气水分离器本体，所述气水分离器本体设置有容纳腔、与容纳腔连通的进气端、排气端及供液端；

所述进气端用于连接燃料电池系统的尾排，以供燃料电池系统在运行过程中产生的水分及气体进入到容纳腔；

所述排气端设置于容纳腔的上方，所述排气端与气水分离器本体的外部连通，用于将燃料电池系统导入到容纳腔内的气体导出；

所述供液端设置有阀门，所述阀门用于控制供液端的通断。

通过上述技术方案，将燃料电池系统的尾排与气水分离器本体上的进气端连通，燃料电池系统在运行过程中产生的水分以及气体通过进气端导入到容纳腔，其中，水分可以在容纳腔内回收，并且可以作为非饮用水直接投入使用，或者经过净化后作为饮用水使用，从而有效的利用了燃料电池系统在运行过程中产生的水资源，再者，进气端进入的气体能够通过排气端从容纳腔上方排出，不会于容纳腔上方大量堆积，没有较大的安全隐患。

优选的，所述进气端为设置在气水分离器本体上的进气管道；

所述进气管道的首端用于连接燃料电池系统的尾排，所述进气管道的尾端伸入容纳腔并与容纳腔连通；

所述进气管道上安装有单向阀，所述单向阀由进气管道的首端至进气管道的尾端单向导通。

通过上述技术方案，在进气管道上设置单向阀，使得尾排排出的水分及气体在进气管道内呈单向流动，避免出现容纳腔内气体和水倒灌至尾排的情况发生，提高水资源回收利用过程的可靠性。

优选的，所述进气管道伸入容纳腔的一段为连续弯折结构，所述连续弯折结构中至少有一段呈竖直向下设置，用于限制容纳腔内的水和气体回流。

通过上述技术方案，设置进气管道伸入容纳腔的一段为连续弯折结构，和单向阀一同限制容纳腔内水和气体的回流，进一步提高水资源回收利用过程的可靠性。

优选的，所述容纳腔内设有防冲击挡板，所述防冲击挡板至少有部分区域正对于所述进气管道的尾端。

通过上述技术方案，设置防冲击挡板，减少进气管道内进入的水和气体对容纳腔内的积聚水所造成的扰动。

优选的，所述容纳腔的上部区域为锥形导流结构，所述锥形导流结构的上方为气体汇聚端，所述气体汇聚端与排气端连通。

通过上述技术方案，设置锥形导流结构，将进入容纳腔内的气体引导至气体汇聚端，再通过气体汇聚端从排气端排出，提高气体的导出效率。

优选的，所述排气端为设置在气水分离器本体上的排气管道；

所述排气管道的首端连通于气体汇聚端，所述排气管道的尾端与气水分离器本体的外部连通；

所述容纳腔的上方区域还设置有滤网，所述滤网位于锥形导流结构的下方；

所述排气管道内设置有排风扇，用于引导容纳腔内的气体从排气管道排出及降低滤网和积聚水的温度。

通过上述技术方案，设置排风扇，提高容纳腔内的气体排出效率，同时，排风扇还能对容纳腔内的积聚水和滤网进行冷却，以提高两者对水蒸气的冷凝效果。

优选的，所述排气管道内设置有阻火器。

通过上述技术方案，设置阻火器，避免氢气着火的情况出现，提高运行过程中的安全可靠性。

所述容纳腔的上方区域设置有滤网，所述滤网位于锥形导流结构的下方。

通过上述技术方案，设置滤网，水蒸气在容纳腔内向上排出过程中，会有一部分挂在滤网上冷凝，变成液态后重新落入容纳腔内进行回收，提高了水资源的回收效率。

优选的，所述容纳腔的上方区域设置有氢气浓度报警器；

所述气水分离器本体的上部还设有防雨弯，所述防雨弯设于排气端的上方，以限制雨水通过排气端倒灌进入容纳腔内部。

通过上述技术方案，设置氢气浓度报警器和防雨弯，其中，氢气浓度报警器可以有效的监控容纳腔内的氢气浓度，一旦容纳腔内的氢气浓度过高，会及时发出警报，以便于工作人员及时干预，确保水资源回收过程的安全性；防雨弯主要是为了限制雨水倒灌，以免影响水资源回收过程中的气体排出和污染容纳腔内的积聚水。

优选的，所述容纳腔内设置有上下依次分布的高液位传感器和低液位传感器，所述阀门为电磁阀；

当所述容纳腔内水位达到高液位传感器位置时，所述高液位传感器发送电信号至电磁阀，所述电磁阀打开，使得供液端导通；

当所述容纳腔内水位下降至低液位传感器位置时，所述低液位传感器发送电信号至电磁阀，所述电磁阀关闭，使得供液端关闭。

通过上述技术方案，设置电磁阀、高液位传感器及低液位传感器，对容纳腔内的积聚水水位形成自动监测和控制，及时排出或者及时关闭供液端进行储水。

优选的，所述供液端为设置在气水分离器本体上的供液管道；

所述供液管道与容纳腔内部连通，且所述阀门设置于供液管道上；

所述供液管道上还安装有净水器。

通过上述技术方案，设置净水器，对容纳腔内通过供液端导出的积聚水进行过滤净化，使得积聚水能够成为可饮用的饮用水。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

通过将燃料电池系统的尾排与气水分离器本体上的进气端连通，使得燃料电池系统在运行过程中产生的水分以及气体能够通过进气端导入到容纳腔，其中，水分可以在容纳腔内回收，并且可以作为非饮用水直接投入使用，或者经过净化后作为饮用水使用，从而有效的利用了燃料电池系统在运行过程中产生的水资源，再者，进气端进入的气体能够通过排气端从容纳腔上方排出，不会于容纳腔上方大量堆积，没有较大的安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请中的一种燃料电池水分回收再利用结构的整体结构示意图。

附图标记：1、气水分离器本体；2、容纳腔；3、进气管道；4、排气管道；5、供液管道；6、单向阀；7、防冲击挡板；8、锥形导流结构；9、气体汇聚端；10、排风扇；11、阻火器；12、滤网；13、氢气浓度报警器；14、防雨弯；15、阀门；16、高液位传感器；17、低液位传感器；18、净水器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图1所示，本说明书实施例提供一种燃料电池水分回收再利用结构，包括气水分离器本体1，气水分离器本体1的内部开设有容纳腔2，气水分离器本体1上还开设有与容纳腔2连通的进气端、排气端及供液端。

其中，进气端为设置在气水分离器本体1上的进气管道3，进气管道3的首端用于连接燃料电池系统的尾排，进气管道3的尾端伸入容纳腔2内并与容纳腔2连通。进气管道3上还安装有单向阀6，单向阀6由进气管道3的首端至进气管道3的尾端单向导通。实际应用过程中，燃料电池系统在运行时产生的水分、未完全反应的氢气及其它不凝性气体通过进气管道3进入到容纳腔2内，液态水或者水蒸气通过冷凝于容纳腔2内积聚，形成积聚水。由于设置有单向阀6，因此容纳腔2内的水分、氢气及其它不凝性气体不会对燃料电池系统的尾排形成回流倒灌，能够保证气体、水分的单向流动。

在其它一些实施例中，进气端也可以为可拆卸安装在气水分离器本体1上的管路，或者，为直接开设于气水分离器本体1上的进气口。

进气管道3伸入容纳腔2的一段为连续弯折结构，连续弯折结构中至少有一段呈竖直向下设置。更具体的，连续弯折结构的第一段由上至下弯折，连接弯折结构的第二段由第一段朝远离进气管道3首端的方向沿水平弯折。进气管道3伸入容纳腔2的一段设置成连续弯折结构，可以限制容纳腔内的水和气体的回流，与单向阀6形成双重保障。

容纳腔2的内部固定安装有防冲击挡板7，防冲击挡板7至少有部分区域正对于进气管道3的尾端。在实际应用过程中，通过进气管道3尾端进入容纳腔2内的水分及气体存在一定的压力，会直接冲击容纳腔2内的积聚水，对积聚水造成扰动，导致容纳腔2内的液体和气体状态不稳定，设置防冲击挡板7，可以对进气通道尾端导入的水分及气体进行阻挡，减少对积聚水的直接冲击，提高容纳腔2内气体和液体的状态稳定性。

容纳腔2上部区域为锥形导流结构8，锥形导流结构8由容纳腔2的内壁由下至上逐渐收缩汇聚形成，锥形导流结构8的上方为气体汇聚端9，气体汇聚端9与排气端相连通，用于将气体引导至容纳腔2上方并通过排气端导出。实际应用过程中，设置锥形导流结构8对气体形成引导，可以减少容纳腔2上方的气体积聚，及时将气体导出，减少安全隐患。

进一步的，排气端为设置在气水分离器本体1上方的排气管道4，排气管道4的首端连通于气体汇聚端9，排气管道4的尾端与气水分离器本体1的外部连通，以实现将气体从容纳腔2内导出至气水分离器本体1的外部。

在其它一些实施例中，排气端也可以为可拆卸安装在气水分离器本体1上的管路，或者，为直接开设于气水分离器本体1上的排气口。

进一步的，容纳腔2的上方区域安装有滤网12，滤网12为不锈钢材质，且滤网12上的网孔可供气体通过。滤网12位于锥形导流结构8的下方。实际应用过程中，不溶于水的氢气及其它不凝性气体从水中分离后，依次通过滤网12、锥形导流结构8及排气管道4导出，此过程会有部分水蒸气被携带而出，设置滤网12，可以使得部分水蒸气依附在滤网12上，待水蒸气冷凝后，重新落回容纳腔2内进行回收，以此可以提高水资源的回收效率。

进一步的，排气管道4内还安装有排风扇10，排风扇10通过转动将容纳腔2内的气体引导至排气管道4内，通过排气管道4导出，以提高气体的导出效率。同时，排风扇还能对容纳腔内的积聚水和滤网进行冷却，以提高两者对水蒸气的冷凝效果。

进一步的，排气管道4内还安装有阻火器11，阻火器11位于排风扇10和排气管道4的尾端之间，阻火器11可以避免氢气着火的情况出现，提高整体结构在运行使用过程中的安全可靠性。

容纳腔2的上方区域还安装有氢气浓度报警器13。在水资源的回收过程中，可能会遇到氢气过多堆积在容纳腔2上方区域的特殊情况，设置氢气浓度报警器13，可以对容纳腔2内的氢气浓度进行实时监控，一旦容纳腔2内的氢气浓度过高，能够及时发出警报，通知工作人员进行及时干预，确保水资源回收过程的安全性。

气水分离器本体1的上部区域还安装固定有防雨弯14，防雨弯14固定安装于排气管道4尾端的上方，为连续弯管结构，其中一段区域由上至下弯曲，以此限制雨水倒灌，避免雨水通过排气管道4倒灌至容纳腔2内部。同时，防雨弯14前后导通，因此不会对排气管道4尾端的气体排出造成影响。

供液端为固定安装在气水分离器本体1下方的供液管道5，供液管道5的一端与容纳腔2的内部连通，另一端用于连接外部管路或者用水装置。供液管道5上安装有阀门15，阀门15用于控制供液管道5的通断。

在其它一些实例中，供液端也可以为可拆卸安装在气水分离器本体1上的管路，或者，为直接开设于气水分离器本体1上的供液口。

更具体的，阀门15为电磁阀。容纳腔2内安装有高液位传感器16和低液位传感器17，其中，高液位传感器16设置于低液位传感器17的上方，且高液位传感器16、低液位传感器17均与电磁阀电连接。

当容纳腔2内水位达到高液位传感器16位置时，高液位传感器16发送电信号至电磁阀，电磁阀打开，使得供液管道5导通，收集的积聚水在重力的作用下通过供液管道5排出，以供使用。

当容纳腔2内水位下降至低液位传感器17位置时，低液位传感器17发送电信号至电磁阀，电磁阀关闭，使得供液管道5关闭，在容纳腔2内保留一部分积聚水，供进气管道3导入的水蒸气冷凝使用。

在其它一些实施例中，阀门15也可以为手阀，通过工作人员手动控制供液管道5的通断。

进一步的，供液管道5上还安装有净水器18，净水器18用于对积聚水进行过滤净化，能够生成可饮用的饮用水。

整体结构在实际应用过程中，能够将燃料电池系统在运行时产生的水分回收，作为非饮用水直接投入使用，或者，经过净化后作为饮用水使用，从而有效的利用了燃料电池系统在运行过程中产生的水资源。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，包括气水分离器本体(1)，所述气水分离器本体(1)设置有容纳腔(2)、与容纳腔(2)连通的进气端、排气端及供液端；

所述进气端用于连接燃料电池系统的尾排，以供燃料电池系统在运行过程中产生的水分及气体进入到容纳腔(2)；

所述排气端设置于容纳腔(2)的上方，所述排气端与气水分离器本体(1)的外部连通，用于将燃料电池系统导入到容纳腔(2)内的气体导出；

所述供液端设置有阀门(15)，所述阀门(15)用于控制供液端的通断。

2.根据权利要求1所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述进气端为设置在气水分离器本体(1)上的进气管道(3)；

所述进气管道(3)的首端用于连接燃料电池系统的尾排，所述进气管道(3)的尾端伸入容纳腔(2)并与容纳腔(2)连通；

所述进气管道(3)上还安装有单向阀(6)，所述单向阀(6)由进气管道(3)的首端至进气管道(3)的尾端单向导通。

3.根据权利要求2所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述进气管道(3)伸入容纳腔(2)的一段为连续弯折结构，所述连续弯折结构中至少有一段呈竖直向下设置，用于限制容纳腔(2)内的水和气体回流。

4.根据权利要求2所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述容纳腔(2)内设有防冲击挡板(7)，所述防冲击挡板(7)至少有部分区域正对于所述进气管道(3)的尾端。

5.根据权利要求1所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述容纳腔(2)的上部区域为锥形导流结构(8)，所述锥形导流结构(8)的上方为气体汇聚端(9)，所述气体汇聚端(9)与排气端连通。

6.根据权利要求5所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述排气端为设置在气水分离器本体(1)上的排气管道(4)；

所述排气管道(4)的首端连通于气体汇聚端(9)，所述排气管道(4)的尾端与气水分离器本体(1)的外部连通；

所述容纳腔(2)的上方区域还设置有滤网(12)，所述滤网(12)位于锥形导流结构(8)的下方；

所述排气管道(4)内设置有排风扇(10)，用于引导容纳腔(2)内的气体从排气管道(4)排出及降低滤网(12)和积聚水的温度。

7.根据权利要求6所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述排气管道(4)内设置有阻火器(11)。

8.根据权利要求1-7中任一所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述容纳腔(2)的上方区域设置有氢气浓度报警器(13)；

所述气水分离器本体(1)的上部还设有防雨弯(14)，所述防雨弯(14)设于排气端的上方，以限制雨水通过排气端倒灌进入容纳腔(2)内部。

9.根据权利要求1-7中任一所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述容纳腔(2)内设置有上下依次分布的高液位传感器(16)和低液位传感器(17)，所述阀门(15)为电磁阀；

当所述容纳腔(2)内水位达到高液位传感器(16)位置时，所述高液位传感器(16)发送电信号至电磁阀，所述电磁阀打开，使得供液端导通；

当所述容纳腔(2)内水位下降至低液位传感器(17)位置时，所述低液位传感器(17)发送电信号至电磁阀，所述电磁阀关闭，使得供液端关闭。

10.根据权利要求1-7中任一所述的燃料电池水分回收再利用结构，其特征在于，所述供液端为设置在气水分离器本体(1)上的供液管道(5)；

所述供液管道(5)与容纳腔(2)内部连通，且所述阀门(15)设置于供液管道(5)上；

所述供液管道(5)上还安装有净水器(18)。