用于燃料电池的氢-水分离器的制作方法

1.本公开涉及具有燃料电池动力装置的车辆，并且更具体地涉及氢-水分离器。


背景技术：

2.氢燃料电池以及特别地质子交换膜燃料电池(pemfc)是用于汽车和固定式应用的一种潜在电源。pemfc中的反应涉及氢分子在阳极处分裂成氢离子和电子，而质子与氧和电子在阴极处重新结合以形成水并释放热量。通常，质子交换膜在pemfc中用作质子导体。包含例如铂和/或铂合金的催化剂层用于催化电极反应。可包括微孔层和气体扩散背衬层的气体扩散层用于传输反应物气体和电子以及除去产物水和热量。


技术实现要素：

3.根据一个实施例，一种用于燃料电池的氢-水分离器包括：上部分离腔室，所述上部分离腔室具有限定入口端口的第一圆柱形侧壁；以及下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水。所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口。分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间。所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口。出口管竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述分隔件上方和所述入口端口下方的进口。
4.根据另一实施例，一种用于燃料电池的氢-水分离器包括上部壳体，所述上部壳体具有顶部和第一圆柱形侧壁，所述顶部和所述第一圆柱形侧壁协作以限定分离腔室。入口端口与所述第一侧壁相切地布置。出口管竖直地布置在所述分离腔室中并从所述顶部向下延伸并且限定设置在所述入口端口下方的进口。下部壳体具有底部和第二圆柱形侧壁，所述底部和所述第二圆柱形侧壁协作以限定被配置为收集分离的水的收集腔室，其中所述第二侧壁限定设置成高于所述底部的排放端口。环形分隔件将所述分离腔室和所述收集腔室分开并限定允许水从所述分离腔室流到所述收集腔室的一个或多个开口。
5.根据又一实施例，一种燃料电池系统包括氢燃料电池，所述氢燃料电池限定氢入口端口和出口端口。喷射器与所述入口端口流体连通地连接。分离器具有与所述氢出口端口流体连通的入口导管和与所述喷射器流体连通的出口导管。所述分离器包括上部分离腔室，所述上部分离腔室具有限定所述入口导管的出口的第一圆柱形侧壁，其中所述出口导管包括竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述入口导管的所述出口下方的进口的管。并且包括下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水，其中所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口。分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间，所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口。
附图说明
6.图1是燃料电池车辆的示意图。
7.图2是质子交换膜燃料电池组的分解视图。
8.图3是燃料电池系统的示意图。
9.图4是燃料电池系统的氢-水分离器的横截面侧视图。
10.图5是出于说明目的以倒置取向示出的氢-水分离器的分隔件的透视图。
具体实施方式
11.本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节并不解释为限制性，而仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，符合本公开教导的特征的各种组合和修改对于特定应用或实现方式可能是期望的。
12.pemfc是用于机动车辆的流行燃料电池选择。pemfc一般包括质子交换膜(pem)。阳极和阴极典型地包括支撑在碳颗粒上并与离聚物混合的细碎催化剂颗粒(通常为铂)。催化剂混合物沉积在膜的相对侧上。阳极催化剂混合物、阴极催化剂混合物和pem的组合形成催化剂涂覆的膜电极(ccm)。为了促进反应物气体向催化剂混合物的传输并从催化剂混合物除去过量的水和热量，可以在ccm的任一侧上施涂可以包括微孔层和基于碳纤维的气体扩散背衬层的气体扩散层(gdl)，以形成膜电极组件(mea)。gdl还为包括pem和催化剂混合物的软质品提供机械支撑。
13.mea夹置在双极板之间以形成单元电池。双极板通常包括阳极侧和阴极侧。阳极燃料流通道设置在双极板的阳极侧上，所述阳极燃料流通道允许阳极气体流动到mea的阳极侧。阴极氧化剂流通道设置在双极板的阴极侧上，所述阴极氧化剂流通道允许阴极气体流动到mea的阴极侧。冷却剂通道可以安置在双极板的阳极侧与阴极侧之间，以对燃料电池进行热调节。
14.若干单元电池通常组合成燃料电池组以产生期望电力。例如，燃料电池组可包括串联布置的两百或更多个单元电池。燃料电池组接收阴极反应气体，通常是由压缩机迫使通过燃料电池组的空气流。并非所有氧都被燃料电池组消耗掉，并且空气中的一些被输出为阴极废气，所述阴极废气可包括水作为燃料电池组副产物。燃料电池组还接收流入燃料电池组的阳极侧中的阳极氢反应气体。
15.参考图1，车辆10包括用于向至少一个电机12提供电力的燃料电池系统19。车辆10还可以包括电连接到燃料电池系统19和电机12的牵引电池14。电机12经由传动系18连接到从动轮16。在车辆10操作期间，氢燃料和空气被馈送到系统19的燃料电池中，从而形成电力。电机12接收电力作为输入，并且输出用于驱动车轮16以推进车辆10的扭矩。
16.参考图2，系统19的示例性燃料电池20包括堆叠在一起的两个单元电池22、24。双电池组仅是示例，并且燃料电池20可包括数十或数百个堆叠的单元电池。第一单元电池22包括夹置在第一端板28与双极板30之间的mea 26。mea 26包括多个不同层，所述多个不同层包括pem 32、一对气体扩散层(gdl)34以及一对催化剂层36。端板28包括限定用于氢燃料
的多个流动路径40的阳极侧38。双极板30包括限定用于空气的多个流动路径44的阴极侧42和限定用于第二单元电池24的氢燃料的多个流动路径48的阳极侧46。第二mea50夹置在双极板30与最后端板52之间。最后端板52包括限定用于空气的多个流动路径56的阴极侧54。冷却剂通道58、60、62被配置为使冷却剂(诸如乙二醇)循环。
17.参考图3，燃料电池系统19包括燃料电池或燃料电池组20。燃料电池组20包含阳极侧114、阴极侧116和它们之间的隔膜118。燃料电池系统19例如与高压总线120或牵引电池电通信并向其提供能量。燃料电池组20还可具有冷却回路(未示出)。
18.在燃料电池系统19的操作期间，产物水、诸如氢的残余燃料和诸如氮的副产物可积聚在燃料电池组20的阳极侧114处。已尝试除去液态产物水和副产物并再利用残余的氢气和水蒸气。一种途径是在燃料电池组20下游的分离器136中收集这些组分，分离液态水和/或氮的至少一部分，并经由再循环回路中的返回通路将其余的组分返回到燃料电池组20。
19.主燃料源122连接到燃料电池组20的阳极侧114，诸如主氢源。主氢源122的非限制性示例是高压氢储存罐或氢化物储存装置。氢气源122连接到一个或多个喷射器124。喷射器124具有喷嘴126，所述喷嘴将氢供应到会聚-扩散喷嘴128的会聚区段中。喷嘴128的扩散区段连接到阳极侧114的输入端130。
20.阳极侧114的输出端132连接到无源再循环回路134。通常，向阳极侧114提供过量的氢气，以确保燃料电池组20中的所有电池都可获得足够的氢。换句话说，氢以高于一的化学计量比(即以相对于准确的电化学需求的浓燃比)提供到燃料电池组20。提供再循环回路134，以使得阳极侧114未使用的过量氢返回到输入端130，因此它可被使用而不致浪费。
21.另外，积聚的液态水和气相水是阳极侧114的输出。阳极侧114需要加湿以进行有效的化学转化并延长隔膜寿命。再循环回路134可用于在阳极侧114的输入端130之前提供水来加湿氢气。
22.再循环回路134包含氢-水分离器136或分水装置。分离器136接收来自阳极侧114的输出端132的氢气、氮气和水的流或流体混合物。水可以是混合相并包含液相和气相水。分离器136除去液相水的至少一部分，其通过排放管线138离开分离器。氮气、氢气和气相水的至少一部分例如在燃料电池组20的吹扫过程期间也可离开排放管线138，并且穿过控制阀139(吹扫阀)。分离器136中的剩余流体通过再循环回路134中的通路140离开，所述通路连接到喷射器124。通路140中的流体被送入会聚-扩散喷嘴128的会聚区段中，在此处它与来自喷嘴126和氢气源122的进入氢气混合。
23.可通过分离器136从阳极侧114除去液态水，以防止阳极侧114的通道和电池内的水堵塞。燃料电池组20内的水堵塞可导致电池电压的降低和/或燃料电池组20内的电压不稳定性。液态水也可通过分离器136除去，以防止喷射器124内的堵塞或部分堵塞。会聚-扩散喷嘴128的扩散区段中的液态水滴将有效地在喷嘴128内形成第二文氏管区段并导致喷射器124的泵送不稳定性。
24.燃料电池组20的阴极侧116接收氧，例如作为空气源142中的组分。在一个实施例中，压缩机144由马达146驱动以对进入氧加压。然后，加压的空气在进入阴极侧116之前被加湿器148加湿。另一个分离器150(以虚线示出)可定位于加湿器148的下游。分离器150可用于在加湿的空气流在输入端152处进入燃料电池组20的阴极侧116之前从加湿的空气流
中除去液态水。由于液态水被加湿器148内的空气高流率夹带，水滴可能存在于加湿器148的下游。可通过分离器150除去液态水，以防止阴极侧116的电池内的水堵塞，所述水堵塞导致电池电压的降低和/或燃料电池组20内的不稳定性。阴极侧116的输出端154连接到阀156。来自分离器136的排放管线138和来自分离器150的排放管线158可连接到阀156下游的管线160。在其他实施例中，排放管线可铺设到燃料电池系统19中的其他位置。
25.其他系统架构也可用于燃料电池系统19。例如，除了压缩机144之外，还可使用涡轮机来引导通过阴极侧16的流动。在一个示例中，涡轮机被定位在阴极组出口154的下游，其中分离器插置在阴极侧116和涡轮机之间，以在流体流进入涡轮机之前除去液态水。
26.基于使用喷射器124产生通过阳极侧114的流动并引导通过被动再循环回路134的流动，喷射器124必须克服系统中的任何压降，其包括在燃料电池组20上的典型显著压降。如图所示的系统19不包括用于在再循环回路134中引导流动的泵或其他装置，因此所有的压缩功都必须由喷射器(亦描述为喷射泵)完成。为了实现该功能，分离器136上需要具有低压降。分离器136还需要从流体中除去较大的水滴，以防止由水滴引起的燃料电池组20或喷射器124中的再循环流动中的水堵塞。分离器136允许气相水和较小的水滴保留在通路140中的再循环流中并返回到喷射器124用于加湿目的。在一个示例中，分离器136除去直径大约为1毫米或更大的水滴。
27.另外，当分离器136接收来自阳极侧114的流体流时，分离器136需要被设计为与氢气一起使用。通常，氢气可能引起材料劣化或脆化问题，并且分离器136中使用的材料需要是氢相容的。另外，氢是小分子，并且许多常规分离器装置不适合与氢一起使用，因为它们的设计可能允许泄漏，例如，利用常规螺纹连接时。其他常规分离器可包含旋转或运动零件，诸如旋转叶片等，其可能与氢不相容，因为润滑剂可能使燃料电池组20中毒，或者氢可能使润滑剂降解或分解。
28.分离器150还需要从流体中除去较大的水滴以防止由水滴在燃料电池组20的阴极侧116中的流中引起水堵塞。分离器150允许气相水和较小的水滴保留在流中用于加湿。在一个实施例中，分离器150除去与阴极侧116流动场通道宽度大小相同或更大的水滴。在一个示例中，阴极侧流动场通道为0.2毫米至1.0毫米。
29.参考图4和图5，分离器136具有上部部分202和下部部分204。所述上部部分和所述下部部分限定内部腔室206。分隔件208将腔室206分成上部涡流或分离腔室210和下部收集腔室212。分隔件208可包括筛网216。筛网216可为较大筛孔尺寸并且由具有低接触角的材料制成，以防止液体在筛网216上结片，并且允许液体滴落到收集腔室212中。在一个实施例中，筛网216的接触角小于九十度，并且在另一个实施例中小于五十度。筛网216可具有在8mm至10mm之间的开口215，从而允许水容易地通过筛网。该较大的开口215允许更多的气体流到底部，并且还允许水被再次夹带。筛网216可包括实心中心217。实心中心217由开口215包围。实心中心217阻止水在出口(再循环出口)230中被再次夹带。实心中心217的直径可大于或等于出口管230的直径。
30.分隔件208还可包括任选的挡板。例如，下挡板221从下侧219向下悬垂。挡板221可包括在分隔件208的中心点处相交的第一挡板223和第二挡板229。第一挡板223和第二挡板229可彼此垂直布置。挡板中的一个或多个可限定开口227。挡板221的高度或深度可在中心点处最大，并且朝向筛网的外径逐渐减小。替代地，挡板可为具有恒定深度或高度的矩形。
挡板221减少了收集腔室112中的湍流，并且有助于防止水通过分离器136的出口或再循环出口230被再次夹带。
31.下部部分204具有大致圆柱形或碗形形状。下部部分204限定圆柱形侧壁218和底部220。如图所示，侧壁218和底部220可一体地形成。在其他实施例中，侧壁218可逐渐变细成截头圆锥形、圆锥形或另一种合适的形状。底部220可以是平面的，具有进入圆柱形侧壁218的圆形过渡部。
32.收集腔室212的尺寸可被设计成收集和存储液态水。下部部分204的收集腔室212的体积可以减小，直到恰好在涡流腔室210中的循环流体导致液体通过分隔件208从收集腔室212飞溅到涡流腔室210的点之前。
33.分离器136具有入口端口或导管222。入口导管222切向地连接到侧壁215，使得流过入口导管222的流体进入腔室206以沿着侧壁215平稳地流动，而不会因入口导管222与分离器壳体之间的连接的几何形状而施加任何转向。在流体从入口导管222进入腔室210的进口点224处，流体大致平行于侧壁218流动。
34.下部部分204还具有排放端口225和导管226。排放端口225定位在壁218中并且在底部220上方。导管226以向上的角度从排放端口225延伸，使得水不会停留在导管中而是排放到分离器136的碗或下部部分212。导管226的这种反螺距结合底部220低于排放端口225确保水不会留在吹扫阀中，而是存储在水/冰所在的水分离器136的底部部分212中，水/冰在此处具有在冷冻期间膨胀的空间。排放导管226从排放端口225延伸到容纳吹扫阀(未示出)的阀室231。分离器的下部壳体部分204可将阀室227和排放导管226限定为一体形成的部件的一部分。
35.排放端口225的尺寸可被设计成使得液态水不能桥接开口或跨开口结片。排放端口225也可由低接触角材料制成，以防止液体跨开口结片。
36.上部部分202具有支撑出口导管或管230的顶壁或端壁228。出口导管230连接到上部部分202，使得其从其附接的顶部228大致垂直地延伸。在其他实施例中，出口导管230与顶部228之间的连接角度可以变化。出口导管230具有延伸到腔室206中的管道232的区段，使得从腔室206到出口导管230的进口234与分隔件208间隔开。
37.出口导管230的管道232从端壁228延伸到腔室206中。管道232与侧壁215嵌套在一起以与其形成通道。管道232具有大致圆柱形形状。
38.在一个实施例中，入口出口224邻近上部202的上边缘定位，使得其邻近分离器136的顶部。入口导管222定位在比管道232的端部234更高的高度处，以引起并保持涡流并防止流体流沿捷径穿过腔室206。
39.出口导管230与分离器136共享共同的纵向轴线，使得侧壁218和出口导管230彼此同轴。在所示的实施例中，入口导管222的轴线(a)垂直于出口管230的轴线(b)。在其他实施例中，轴线a相对于分离器136和轴线b的定位可以改变，例如，使得流与侧壁215大体上相切并且还具有向下的流动分量。轴线彼此间隔开，使得它们不相交。对于车辆或燃料电池应用，入口导管和出口导管不需要如许多常规中那样沿着共同轴线定位或彼此成一直线，从而允许将分隔件136改进包装成可用空间。
40.在操作期间，来自阳极114的流体流通过入口导管222进入分离器136，并且包含氢气、氮气、水蒸气和液态水。流体大致平行于或相切于侧壁218进入腔室210，这减小了分离
器两端的总压降。腔室210的侧壁218和管232用于在它们之间形成的通道中引导腔室210中的流体。流体在腔室210中围绕管232旋转，如箭头所示，以除去流体流中夹带的液体。由旋转流体流产生的向心加速度使液滴移动到壁218。液滴撞击壁218，然后重力使液体沿壁218流下并进入收集腔室212。包括氢气、氮气、水蒸气和较小水滴的其余流体继续在分离器136内旋转。较小的水滴继续与流体流一起自旋或旋转，因为它们的质量不足以使作用在它们上的离心力使它们移动到壁218并撞击壁。
41.在从入口导管222进入腔室210之后，流体转向90度以便朝向出口导管230流动。该90度转向可以是渐进的，其中流体流动路径呈螺旋状图案或螺旋形图案。出口导管130的进口234与入口导管222间隔开并且大体上背离入口导管。进口234也与壁218间隔开并且通常位于分离器136的中心。为了离开腔室210到达管道232，流体转向180度，这提供了夹带的水滴与流体流的附加分离。分离器136的几何形状使流体流进行180度转向以及远离壁分离，如图4中的箭头所示，以便到达出口导管230的进口234。超过一定尺寸的液滴从流体流中分离出来，因为它们由于其动量而不能跟随该转向，并且这些液滴进入收集腔室212。流体流在入口导管222与出口导管230之间具有大致无障碍的、不间断的流动路径，这减小了分离器136两端的压降。
42.液滴的动量和由向心加速度引起的力使液滴继续沿直线路径到达分离器136的外壁218。流体流的气体部分具有低得多的密度，并且能够以腔室206的曲率转向和流动。流体流在进口区域224之后的初始转向引起液态水分离的第一阶段，并且撞击壁218的水沿侧面218向下流动并进入下方的收集腔室212。当流体开始围绕分离器136的竖直轴线236以圆形或螺旋运动移动时，其膨胀到腔室210中的较大体积中并且流体流速度降低。流体流被迫朝向出口导管230的进口234向下转向九十度。假设出口230的直径与入口直径222大致相同，流体流然后由于分离器的几何结构而被迫进行第二次180度转向，并在其进入出口导管230时加速回到接近其原始速度。在180度转向的初始部分期间，流体流中的液态水滴被向下抛入分离筛网216和收集腔室212中，因为它们的动量太大而无法遵循流动流线，因此它们的流动轨迹导致与分离器136的惯性碰撞并与流体流分离。仅低密度气体或非常小的液滴能够遵循流体流线并进行同样抵抗重力的第二急转向以流入出口导管230。进行该转向的任何液态水滴都被精细地分散，使得它们应能够在喷射器124中混合时被蒸发。
43.分隔件208的筛网216为冷凝的发生形成一个位置，并且还为在涡流腔室210中旋转的流体提供流动平滑效应。筛网216还用于在收集腔室212内维持相对平静的环境，并且防止流体运动，诸如飞溅到上部腔室210中。筛网216下方的收集腔室212收集液态水并将其引导到排水导管226。
44.在燃料电池的浸泡期间，例如，在燃料电池启动时或在启动之前，以及在系统操作期间，可使用分离器136以便从燃料电池的阳极回路中除去水。另外，可在吹扫过程期间从燃料电池的阳极侧114除去过量的氮。当燃料电池的阳极侧114中的氮的浓度或分压太高时，燃料电池20的性能随着氢浓度的不足或氢的分压太低而降低。通过吹扫燃料电池的阳极侧114，将过量氮从电池组20的阳极侧114冲刷出来。在吹扫过程期间，氢、过量氮以及液相和气相水的混合物进入分离器136。分离器136使液态水、过量氮和一部分氢离开分离器的排放管线226。流中的一些氢和其他成分可通过分离器的出口导管230返回到喷射器124。喷射器124在存在高浓度氮的情况下也可能表现不佳，因为氮的密度高于氢的密度。因此，
通过在吹扫过程期间从燃料电池的阳极侧114除去过量氮，可以提高总体燃料电池性能。
45.虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限制词语，并且应当理解，可在不背离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应认识到，可折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
46.根据本发明，提供了一种用于燃料电池的氢-水分离器，所述氢-水分离器具有：上部分离腔室，所述上部分离腔室具有第一圆柱形侧壁，所述第一圆柱形侧壁限定入口端口；下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水，所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口；分隔件，所述分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间，所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口；以及出口管，所述出口管竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述分隔件上方和所述入口端口下方的进口。
47.根据一个实施例，所述入口端口与所述侧壁相切地布置。
48.根据一个实施例，所述分隔件为环形的。
49.根据一个实施例，所述分隔件包括由所述一个或多个开口包围的实心中心盘。
50.根据一个实施例，所述分隔件包括上侧和下侧，并且所述分隔件还包括从所述下侧悬垂的挡板。
51.根据一个实施例，所述挡板限定多个开口。
52.根据一个实施例，所述挡板是细长的并且相对于所述分隔件径向布置。
53.根据一个实施例，所述分隔件还包括从所述下侧悬垂的第二挡板。
54.根据一个实施例，所述挡板和所述第二挡板在所述分隔件的中心点处相交。
55.根据一个实施例，所述挡板的高度在所述分隔件的中心处最高。
56.根据一个实施例，所述分隔件包括实心中心盘。
57.根据一个实施例，本发明的特征还在于从所述排放端口延伸的排放导管，其中所述排放导管朝向所述排放端口倾斜，使得所述排放导管内的水在重力作用下流到所述收集腔室。
58.根据一个实施例，所述上部分离腔室具有顶部，并且所述出口管延伸穿过所述顶部。
59.根据一个实施例，所述一个或多个开口为至少8毫米宽。
60.根据本发明，提供了一种用于燃料电池的氢-水分离器，所述氢-水分离器具有：上部壳体，所述上部壳体具有顶部和第一圆柱形侧壁，所述顶部和所述第一圆柱形侧壁协作以限定分离腔室；入口端口，所述入口端口与所述第一侧壁相切地布置；出口管，所述出口管竖直地布置在所述分离腔室中并从所述顶部向下延伸并且限定设置在所述入口端口下
方的进口；下部壳体，所述下部壳体具有底部和第二圆柱形侧壁，所述底部和所述第二圆柱形侧壁协作以限定被配置为收集分离的水的收集腔室，其中所述第二侧壁限定设置成高于所述底部的排放端口；以及环形分隔件，所述环形分隔件将所述分离腔室和所述收集腔室分开并限定允许水从所述分离腔室流到所述收集腔室的一个或多个开口。
61.根据一个实施例，所述分隔件包括由所述一个或多个开口包围的实心中心盘。
62.根据一个实施例，所述分隔件包括上侧和下侧，并且所述分隔件还包括附接到所述下侧的挡板。
63.根据一个实施例，本发明的特征还在于从所述排放端口延伸的排放导管，其中所述排放导管朝向所述排放端口倾斜，使得所述排放导管内的水在重力作用下流到所述收集腔室。
64.根据本发明，提供了一种燃料电池系统，所述燃料电池系统具有：氢燃料电池，所述氢燃料电池限定氢入口端口和出口端口；喷射器，所述喷射器与所述入口端口流体连通地连接；以及分离器，所述分离器包括与所述氢出口端口流体连通的入口导管和与所述喷射器流体连通的出口导管，所述分离器包括：上部分离腔室，所述上部分离腔室具有限定所述入口导管的出口的第一圆柱形侧壁，其中所述出口导管包括竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述入口导管的所述出口下方的进口的管；下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水，所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口；以及分隔件，所述分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间，所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口。
65.根据一个实施例，所述分隔件包括由所述一个或多个开口包围的实心中心盘。

技术特征：
1.一种用于燃料电池的氢-水分离器，所述氢-水分离器包括：上部分离腔室，所述上部分离腔室具有第一圆柱形侧壁，所述第一圆柱形侧壁限定入口端口；下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水，所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口；分隔件，所述分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间，所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口；以及出口管，所述出口管竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述分隔件上方和所述入口端口下方的进口。2.如权利要求1所述的氢-水分离器，其中所述入口端口与所述侧壁相切地布置。3.如权利要求1所述的氢-水分离器，其中所述分隔件是环形的。4.如权利要求1所述的氢-水分离器，其中所述分隔件包括由所述一个或多个开口包围的实心中心盘。5.如权利要求1所述的氢-水分离器，其中所述分隔件包括上侧和下侧，并且所述分隔件还包括从所述下侧悬垂的挡板。6.如权利要求5所述的氢-水分离器，其中所述挡板限定多个开口。7.如权利要求5所述的氢-水分离器，其中所述挡板是细长的并且相对于所述分隔件径向布置。8.如权利要求7所述的氢-水分离器，其中所述分隔件还包括从所述下侧悬垂的第二挡板。9.如权利要求8所述的氢-水分离器，其中所述挡板和所述第二挡板在所述分隔件的中心点处相交。10.如权利要求5所述的氢-水分离器，其中所述挡板的高度在所述分隔件的中心处最高。11.如权利要求5所述的氢-水分离器，其中所述分隔件包括实心中心盘。12.如权利要求1所述的氢-水分离器，其还包括从所述排放端口延伸的排放导管，其中所述排放导管朝向所述排放端口倾斜，使得所述排放导管内的水在重力作用下流到所述收集腔室。13.如权利要求1所述的氢-水分离器，其中所述上部分离腔室具有顶部，并且所述出口管延伸穿过所述顶部。14.如权利要求1所述的氢-水分离器，其中所述一个或多个开口为至少8毫米宽。15.一种用于燃料电池的氢-水分离器，所述氢-水分离器包括：上部壳体，所述上部壳体具有顶部和第一圆柱形侧壁，所述顶部和所述第一圆柱形侧壁协作以限定分离腔室；入口端口，所述入口端口与所述第一侧壁相切地布置；出口管，所述出口管竖直地布置在所述分离腔室中并从所述顶部向下延伸并且限定设置在所述入口端口下方的进口；下部壳体，所述下部壳体具有底部和第二圆柱形侧壁，所述底部和所述第二圆柱形侧壁协作以限定被配置为收集分离的水的收集腔室，其中所述第二侧壁限定设置成高于所述
底部的排放端口；以及环形分隔件，所述环形分隔件将所述分离腔室和所述收集腔室分开并限定允许水从所述分离腔室流到所述收集腔室的一个或多个开口。

技术总结
本公开提供了“用于燃料电池的氢-水分离器”。一种用于燃料电池的氢-水分离器，所述氢-水分离器包括：上部分离腔室，所述上部分离腔室具有限定入口端口的第一圆柱形侧壁；以及下部收集腔室，所述下部收集腔室被配置为收集分离的水。所述收集腔室具有底部和第二圆柱形侧壁，所述第二圆柱形侧壁限定设置在所述底部上方的排放端口。分隔件设置在所述分离腔室与所述收集腔室之间。所述分隔件跨越所述第一圆柱形侧壁并限定一个或多个开口。出口管竖直地布置在所述分离腔室中并且具有设置在所述分隔件上方和所述入口端口下方的进口。件上方和所述入口端口下方的进口。件上方和所述入口端口下方的进口。


技术研发人员：C
受保护的技术使用者：福特全球技术公司
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/8/24