一种氢燃料电池尾排集液箱的制作方法

1.本实用新型属于氢燃料电池领域，尤其涉及一种新型氢燃料电池尾排集液箱。


背景技术：

2.氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢气通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，由于效率高、噪声小、启动温度低、零污染等优点，被广泛应用于固定式发电、交通运输以及便携式电源等领域。
3.氢燃料电池的反应产物只有水，被誉为21世纪的终极能源，但是在一些特殊的应用场景下，尾排水不能直接排放。例如：氢燃料电池尾排水直接排放至路面会导致路面湿滑，在北方寒冷地区，甚至可能导致道路结冰，存在安全隐患。一些室内场所（如：厂房或仓库）的氢燃料电池叉车、氢燃料电池无人搬运车（agv 小车），车辆边行驶边排水会造成厂房或仓库地面湿滑，污染地面和货品，同时也影响美观。如遇寒冷天气也可能导致结冰，引发安全隐患。对湿度有要求的地方，例如精密试验室等，也不允许尾气直接排放，否则会改变湿度。
4.车辆在行驶过程中面临多种工况，（怠速、匀速、急加速、急减速等），车辆在速度急剧变化时，集液箱内的水由于惯性会产生水锤，车辆速度变化越快，水流往复产生的冲击力越大，对集液箱产生的破坏也越大，严重影响行车安全。


技术实现要素：

5.为克服现有技术的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池尾排集液箱。
6.本实用新型是这样实现的，一种氢燃料电池尾排集液箱，该集液箱包括分离腔室以及储液腔室；所述分离腔室两端分别为尾排空气进气口、排气口，且所述分离腔室在靠近尾排空气进气口或排气口位置处设有尾排氢气进气口；所述分离腔室靠近其排气口位置处设有凹槽，该凹槽底部均布与所述储液腔室导通的渗液孔，所述储液腔室底部设有排水口；其中，
7.所述尾排空气进气口内为正向特斯拉阀结构设置，在进气端至出气端方向上，所述分离腔室通过分离隔板分隔为若干子气腔室，所述分离隔板上设有导气孔、底部设有导液孔，且分离隔板上位于导气孔位置处设有分流板，所述分流板、导气孔构成反向特斯拉阀结构。
8.优选地，在进气端至出气端方向上，各子气腔室的空间由大到小分布。
9.优选地，所述储液腔室内设置若干防波板，所述防波板底部设有导流孔。
10.优选地，所述防波板上设有竖向排列的若干大孔径通孔，各防波板上的各排通孔呈错位方式设置。
11.优选地，所述防波板为瓦楞结构设置。
12.优选地，该集液箱包括燃料电池控制器fcu；所述排水口配合外丝对接排水电磁阀；所述储液腔室的腔壁上设有水平高度低于凹槽底部的高液位传感器；其中，所述fcu接收高液位传感器的感应信号，以提醒控制排水电磁阀工作。
13.优选地，所述储液腔室的腔壁上设有溢流液位传感器，所述溢流液位传感器的水平高度高于高液位传感器、低于凹槽底部；所述fcu接收高液位传感器的感应信号，以提醒控制排水电磁阀工作。
14.优选地，所述排水口处设有温度传感器、ptc；其中，所述fcu接收温度传感器的感应信号，以控制ptc的加热工作。
15.优选地，各分离隔板上的导气孔呈错位方式设置。
16.相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：
17.（1）本实用新型集液箱设计巧妙，结构紧凑，可以实现尾排的快速气液分离，并将分离产物液态水收集在储液腔室底部，空气排向大气中，由于尾排水得到有效收集，能避免出现水渍和道路结冰的问题；
18.（2）本实用新型集液箱分离腔室入口采用正向特斯拉阀，防止尾排气体回流，分离腔室内部结构为挡板与涡旋的组合形式，涡旋结构采用反向特斯拉阀，使得尾排气体遇到隔板产生回流，与新进入的尾排气体冲击，降低气体能量，从而降低噪音，避免噪音污染，特别适用对环境要求较高的室内封闭场所；
19.（3）本实用新型集液箱储液腔室内部设有防波板，降低水锤产生的破坏力，保护集水箱；
20.（4）本实用新型集液箱分离腔室设有尾排氢气入口，将氢气稀释后与尾排空气一起排出，降低了危险性。
附图说明
21.图1是本实用新型氢燃料电池尾排集液箱的主视角度下的剖视结构图；
22.图2是本实用新型氢燃料电池尾排集液箱中储液腔室的俯视角度下的剖视结构图；
23.图3是本实用新型氢燃料电池尾排集液箱的右视角度下的剖视结构图；
24.图4是本实用新型氢燃料电池尾排集液箱的立面角度下的剖视结构示意图。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.如图1~4所示，图1是本实用新型氢燃料电池尾排集液箱的主视角度下的剖视结构图；图2是本实用新型氢燃料电池尾排集液箱中储液腔室的俯视角度下的剖视结构图；图3是本实用新型氢燃料电池尾排集液箱的右视角度下的剖视结构图；图4是本实用新型氢燃料电池尾排集液箱的立面角度下的剖视结构示意图。
27.本实用新型实施例公开了一种氢燃料电池尾排集液箱，该集液箱包括分离腔室20以及储液腔室30；所述分离腔室20两端分别为尾排空气进气口10、排气口40，且所述分离腔
室20在靠近尾排空气进气口10或排气口40位置处设有尾排氢气进气口45；所述分离腔室20靠近其排气口40位置处设有凹槽23，该凹槽23底部均布与所述储液腔室30导通的渗液孔24，所述储液腔室30底部设有排水口41；其中，所述尾排空气进气口10内为正向特斯拉阀结构11设置，在进气端至出气端方向上，所述分离腔室20通过分离隔板21分隔为若干子气腔室，所述分离隔板21上设有导气孔22、底部设有导液孔25，且分离隔板21上位于导气孔22位置处设有分流板26，所述分流板26、导气孔22构成反向特斯拉阀结构。
28.在本实用新型实施例中，可以通过单向阀替代上述特斯拉阀结构，从优选结构来说，本实用新型尾排空气进气口10采用的是正向特斯拉阀结构11、储液腔室30采用反向特斯拉阀结构。在本实用新型实施例中，当流体正向通过特斯拉阀的时候，流体会在每一个回路口分为两路，之后两路流体又会在下一个交汇口汇聚，并实现加速，由此构成正向特斯拉阀结构11，反之，如果流体反向流入特斯拉阀，流体同样会在第一个交汇口分为两路，并在第二个交汇口再次汇聚，不同的是，这一次，两路流体的流动方向是相悖的，所以就形成了极大的阻力，因此特斯拉阀只能够正向通过，而很难反向逆流，由此构成反向特斯拉阀结构。本实用新型尾排空气进气口10与加湿器湿空气出口相连（没有加湿器的直接与电堆尾排空气出口相连），尾排氢气进气口45与氢气水气分离器的purge阀出口相连，其中，尾排空气进气口10内部设有多组特斯拉阀结构，防止燃料电池停机后空压机停止工作，尾排空气回流。在本实用新型反向特斯拉阀结构中，尾排空气进入分离腔室20在分离隔板21的作用下产生回流，中间部分气体直接进入下一腔室，上部和下部气体碰到扰流板产生涡旋，与进气口的气体产生碰撞，降低了气体能量，气体流速变缓，在腔室内滞留时间延长，从而提高了水气分离效率，并且有效的降低噪音和改善噪音质量。在进一步的实施过程中，在进气端至出气端方向上，各子气腔室的空间采用由大到小分布的设置，尾排空气每遇到一次分离隔板21就会进行一次气液分离，多组腔室的空间由大到小，进一步提高了分离效率。此外，为进一步提高分离效率，在本实用新型实施例中，各分离隔板21上的导气孔22呈错位方式设置，导气孔22的错位开设，使得尾排空气路径变长，滞留时间延长，进一步提高分离效率。
29.在本实用新型实施例中，尾排氢气进气口45可以设置在靠近尾排空气进气口10或排气口40位置处。在本实用新型实施例中，尾排氢气进气口45设置在靠近尾排空气进气口10位置处，尾排氢气与尾排空气混合后从排气口40排出，氢气浓度被稀释，降低了危险性。
30.在本实用新型实施例中，分离腔室20靠近其排气口40位置处设有凹槽23。容易理解的是，该凹槽23处于分离腔室20的最低点，且分离腔室20底部是斜面设置以配合导液孔形成液体通路，并收集到凹槽23中，凹槽23的液体由渗液孔24流入储液腔室30内。
31.在进一步的实施过程中，为实现智能化控制储液腔室30内液态水排放的目的，在本实用新型实施例中，该集液箱包括燃料电池控制器fcu；所述排水口41配合外丝对接排水电磁阀43；所述储液腔室30的腔壁上设有水平高度低于凹槽23底部的高液位传感器32；其中，所述fcu接收高液位传感器32的感应信号，以提醒控制排水电磁阀43工作。进一步的，所述储液腔室30的腔壁上设有溢流液位传感器31，所述溢流液位传感器的水平高度高于高液位传感器32、低于凹槽23底部；所述fcu接收高液位传感器32的感应信号，以提醒控制排水电磁阀43工作。在本实用新型实施例中，排水口41可用卡套接头获赠螺纹接头。当储液腔室30的液位达到高液位传感器32液位时，高液位传感器32向fcu（燃料电池控制器）发出提醒信号，提醒相关人员需要及时排放液态水；当水位达到溢流液位传感器31液位时，向fcu发
出排水报警信号，提醒相关人员需要立即排放液态水，否则会有液态水随空气流出。需要注意的是，溢流液位传感器31的水平高度应当低于凹槽23的渗液孔24高度，以使两者之间留有一定的安全裕量。在本实用新型实施例中，排放集水箱的液态水时，只需开启尾排电磁阀，液态水即可排放。液态水需要排放到不影响环境的地方，例如蓄水池，下水道等地。在寒冷地区使用后，要及时排空集水箱的液态水，避免由于低温结冰，损坏集水箱。在进一步的实施过程中，为避免环境温度过低导致集水箱结冰的问题，具体的，所述排水口41处设有温度传感器33、ptc 44；其中，所述fcu接收温度传感器33的感应信号，以控制ptc的加热工作。在本实用新型实施例中，温度传感器33将集液箱内部温度反馈至fcu，集液箱内部温度低于5℃时，fcu开启ptc 44加热，防止集水箱结冰导致电磁阀无法正常工作以及防止液态水结冰体积变大损坏集水箱。
32.在进一步的实施过程中，为减轻储液腔室30内液态水的波动，在本实用新型实施例中，所述储液腔室30内设置若干防波板34，所述防波板34底部设有导流孔35。在该实施例中，容易理解的是，储液腔室30坡向排水，各导流孔构成排水通道，并且排水口41位于储液腔室30的水平最低点。在进一步的实施过程中，为增强防波板34的刚度，在本实用新型实施例中，所述防波板34为瓦楞结构设置。
33.在进一步的实施过程中，为防止车辆速度急剧变化时（如急刹车）时产生水锤并损坏集水箱，在本实用新型实施例中，所述防波板34上设有竖向排列的若干大孔径通孔36，各防波板34上的各排通孔36呈错位方式设置。
34.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。