CN211605295U - 燃料电池的排水装置及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池的排水装置及燃料电池，该燃料电池的排水装置包括控制器、气水分离器以及与气水分离器的出水口连通的排水管；气水分离器设置有第一传感器，第一传感器用于检测气水分离器内的第一水位信息；排水管设置有第二传感器和控制排水管通断的开关电磁阀，第二传感器用于检测排水管内的第二水位信息；控制器分别与第一传感器、第二传感器和开关电磁阀电连接，控制器根据第一水位信息，并当第一水位信息高于第一预设值时控制开关电磁阀打开排水管；以及根据第二水位信息，并当第二水位信息低于第二预设值时控制开关电磁阀关闭排水管，从而能够控制排水的时机和排水的量，避免对环境造成不利影响。

Description

燃料电池的排水装置及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池的排水装置及燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，具体地,燃料电池是利用电化学反应将燃料的化学能转换为电能。多数燃料电池在电化学反应的过程中会产生水，例如，在氢燃料电池中，氢气和氧气发生反应生成水，不同功率的氢燃料电池产生的水量也不同，因此，如何将氢燃料电池工作过程中生成的水合理的排出，对氢燃料电池的性能具有很大的影响。

目前，燃料电池在工作过程中生成的水均是依靠重力作用排出，这种利用重力排水的方式虽然能够将燃料电池生成的水排出，但是却无法控制排水的时机和排水的量，从而可能对环境造成不利影响。

实用新型内容

本实用新型提供一种燃料电池的排水装置及燃料电池，从而能够控制燃料电池排水的时机和排水的量，进而能够避免对环境造成不利影响。

第一方面，本实用新型提供一种燃料电池的排水装置，包括控制器、气水分离器以及与所述气水分离器的出水口连通的排水管；所述气水分离器设置有第一传感器，所述第一传感器用于检测所述气水分离器内的第一水位信息；所述排水管设置有第二传感器和控制所述排水管通断的开关电磁阀，所述第二传感器用于检测所述排水管内的第二水位信息；所述控制器分别与所述第一传感器、所述第二传感器和所述开关电磁阀电连接，所述控制器根据所述第一水位信息，并当所述第一水位信息高于第一预设值时控制所述开关电磁阀打开所述排水管；以及根据所述第二水位信息，并当所述第二水位信息低于第二预设值时控制所述开关电磁阀关闭所述排水管。

在上述燃料电池的排水装置中，通过在气水分离器上设置用于检测气水分离器内的第一水位信息的第一传感器，在排水管上设置用于检测排水管内的第二水位信息的第二传感器和控制排水管通断的开关电磁阀，同时，通过将控制器分别与第一传感器、第二传感器和开关电磁阀电连接，从而能够使控制器根据第一水位信息，即当第一水位信息高于第一预设值时控制开关电磁阀打开排水管以排出气水分离器内的水，而且在排水的过程中，控制器还能够根据第二水位信息，即当第二水位信息低于第二预设值时控制开关电磁阀关闭排水管以停止排水，进而能够控制燃料电池排水的时机和排水的量，以避免对环境造成不利影响。

如上所述的燃料电池的排水装置，可选的，所述排水管具有水平管段，所述第二传感器设置在所述水平管段上，且所述第二传感器位于所述开关电磁阀与所述排水管的出口之间。

如上所述的燃料电池的排水装置，可选的，所述排水管上还设置有单向阀，所述单向阀位于所述第二传感器与所述排水管的出口之间。

如上所述的燃料电池的排水装置，可选的，所述排水管上设置有加热器件。

如上所述的燃料电池的排水装置，可选的，所述加热器件包括加热丝。

如上所述的燃料电池的排水装置，可选的，所述排水管沿其长度方向的至少部分设置有所述加热丝。

如上所述的燃料电池的排水装置，可选的，所述第一传感器为位置传感器，所述第二传感器为位置传感器。

如上所述的燃料电池的排水装置，可选的，所述排水管上还设置有人工排水口，所述人工排水口位于所述出水口与所述开关电磁阀之间；

所述人工排水口处设置有手动阀门。

如上所述的燃料电池的排水装置，可选的，所述气水分离器具有第一出气口和第二出气口；

所述第一出气口用于将所述气水分离器内的气体循环供应给所述燃料电池，所述第二出气口用于将所述气水分离器内的气体排出。

第二方面，本实用新型提供一种燃料电池，包括电化学反应发生器以及上述第一方面所述的燃料电池的排水装置，所述电化学反应发生器的排水口与所述排水装置中的气水分离器的入口连通。

在上述燃料电池中，电化学反应发生器的排水口与排水装置中的气水分离器的入口连通，其中，燃料电池的排水装置包括控制器、气水分离器以及与气水分离器的出水口连通的排水管；通过在气水分离器上设置用于检测气水分离器内的第一水位信息的第一传感器，在排水管上设置用于检测排水管内的第二水位信息的第二传感器和控制排水管通断的开关电磁阀，同时，通过将控制器分别与第一传感器、第二传感器和开关电磁阀电连接，从而能够使控制器根据第一水位信息，即当第一水位信息高于第一预设值时控制开关电磁阀打开排水管以排出气水分离器内的水；而且在排水的过程中，控制器还能够根据第二水位信息，即当第二水位信息低于第二预设值时控制开关电磁阀关闭排水管以停止排水，进而能够控制燃料电池排水的时机和排水的量，以避免对环境造成不利影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的燃料电池的排水装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-气水分离器；

11-第一传感器；

12-出水口；

13-第一出气口；

14-第二出气口；

15-入口；

2-排水管；

21-第二传感器；

22-开关电磁阀；

23-单向阀。

具体实施方式

燃料电池在工作过程中产生的水直接在重力的作用下排出，也就是说，无论燃料电池在何种环境亦或是在何种场景中应用，水都会不受控制的排出，例如，采用这种燃料电池的汽车在行车过程中会将水直接排放在路面上，如此，不仅会影响环境，而且会导致路面湿滑或是结冰，进而严重影响了行车安全。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种燃料电池的排水装置，通过配合使用的传感器与开关电磁阀，控制燃料电池排水的时机与排水的量，进而能够避免对环境造成不利影响。

本实用新型实施例提供的燃料电池的排水装置既可以应用于氢燃料电池，也可以应用于其他会生成水的燃料电池，例如以天然气、甲醇、乙醇或者沼气等为燃料的燃料电池，下文将以应用在氢燃料电池中的排水装置为例进行说明。

需要说明的是，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，氢燃料电池的基本原理是电解水的逆反应，即将氢气和氧气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，放出的电子通过外电路到达阴极，电子在外电路中移动形成电流，电子到达阴极后会与氧原子和氢离子结合生成水。本实用新型实施例提供的燃料电池的排水装置，能够控制氢燃料电池排水的时机与排水的量，进而能够避免对环境造成不利影响。

为了便于理解，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的燃料电池的排水装置进行详细说明。

实施例一

图1为本实用新型一实施例提供的燃料电池的排水装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种燃料电池的排水装置，该排水装置包括控制器、气水分离器1以及与气水分离器1的出水口12连通的排水管2，其中，气水分离器1为能够将气体和液体分离的装置，气水分离器1具体可以为管式分离器、百叶窗式分离器以及旋风式分离器等。气水分离器1一般具有入口15、出水口12和出气口，气水分离器1的入口15用于接收气液混合流体，气液混合流体进入气水分离器1内被气水分离器1分离后，气体通过出气口排出，液体通过出水口12排出。通常情况下，出气口设置在气水分离器1的顶部，例如，可以设置在气水分离器1的顶面上，也可以设置在气水分离器1的侧壁顶部；出水口12设置在气水分离器1的底部，例如，可以设置在气水分离器1的底面上，也可以设置在气水分离器1的侧壁底部。

气水分离器1上设置有第一传感器11，第一传感器11用于检测气水分离器1内的第一水位信息，且第一传感器11与控制器电连接，从而能够将第一水位信息传送给控制器，具体的，第一水位信息可以是由第一传感器11传输给控制器，也可以是由控制器主动从第一传感器11处获取，其中，第一传感器11与控制器之间电连接的具体实现方式可以是通过连接线将第一传感器11与控制器之间进行电连接以进行信息交换，或者，第一传感器11与控制器之间也可以是通过无线连接的方式进行信息交换。

排水管2上设置有第二传感器21，第二传感器21用于检测排水管2内的第二水位信息，且第二传感器21与控制器电连接，从而能够将第二水位信息传送给控制器，具体的，第二水位信息可以是由第二传感器21传输给控制器，也可以是由控制器主动从第二传感器21处获取，其中，第二传感器21与控制器之间电连接的具体实现方式可以是通过连接线将第二传感器21与控制器之间电连接以进行信息交换，或者，第二传感器21与控制器之间也可以是通过无线连接的方式进行信息交换。

排水管2上还设置有控制排水管2通断的开关电磁阀22，且开关电磁阀22与控制器电连接，从而使控制器能够根据第一水位信息决定是否打开开关电磁阀22，即当第一水位信息高于第一预设值时，控制器控制开关电磁阀22打开排水管2以排出气水分离器1内的水，在排水的过程中，控制器能够根据第二水位信息决定是否关闭开关电磁阀22，即当第二水位信息低于第二预设值时，控制器控制开关电磁阀22关闭排水管2以停止排水。

其中，第一预设值和第二预设值均可以根据实际需要进行设定，通过将第一预设值和第二预设值配合设置，能够实现控制排水时机和排水量的目的，因此，用户可以根据实际需要调整燃料电池的排水装置的第一预设值和第二预设值，以达到控制燃料电池的排水时机和排水量的目的，进而避免对环境产生不利影响。

具体实现时，燃料电池的排放口与气水分离器1的入口15连通，以使燃料电池在工作中产生的水和气体能够流入气水分离器1内，水和气体进入气水分离器1后会在气水分离器1内分离，其中，分离出的气体可经气水分离器1的出气口排出，分离出的水会聚积在气水分离器内，设置在气水分离器1上的第一传感器11能够检测到气水分离器1内的第一水位信息，并可将第一水位信息发送给控制器，控制器将第一水位信息与第一预设值进行比较，当第一水位信息高于第一预设值时，控制器控制开关电磁阀22打开排水管2以排出气水分离器1内的水，并且在排水管2排水的过程中，设置在排水管2上的第二传感器21能够检测到排水管2内的第二水位信息，第二传感器21与控制器电连接以使第二水位信息能够到达控制器，控制器可将第二水位信息与第二预设值进行比较，当第二水位信息低于第二预设值时，控制器控制开关电磁阀22关闭排水管2以停止排水，从而使用户能够根据实际需要设置第一预设值和第二预设值以实现控制燃料电池的排水时机和排水量的目的，进而能够避免对环境产生不利影响。

本实施例提供的燃料电池的排水装置中，通过在气水分离器1上设置用于检测气水分离器1内的第一水位信息的第一传感器11，在排水管2上设置用于检测排水管2内的第二水位信息的第二传感器21和控制排水管2通断的开关电磁阀22，同时，通过将控制器分别与第一传感器11、第二传感器21和开关电磁阀22电连接，从而能够使控制器根据第一水位信息，即当第一水位信息高于第一预设值时控制开关电磁阀22打开排水管2以排出气水分离器1内的水，而且在排水的过程中，控制器能够根据第二水位信息，即当第二水位信息低于第二预设值时控制开关电磁阀22关闭排水管2以停止排水，进而能够控制燃料电池排水的时机和排水的量，以避免对环境造成不利影响。

较为优选的，本实施例的排水管2具有水平管段，具体的，可以根据实际需要将排水管2的一部分水平设置形成水平管段，也可以将整个排水管2水平设置形成水平管段，第二传感器21设置在排水管2的水平管段上，以便于第二传感器21对排水管2的水平管段内的水位进行检测以获得第二水位信息。同时，第二传感器21设置在开关电磁阀22与排水管2的出口之间，从而能够更准确的检测到排水过程中排水管2内的第二水位信息，以便于更准确的控制停止排水的时机。

具体实现时，燃料电池在工作中产生的水和气体会流入气水分离器1内，并在气水分离器1内分离，其中，分离出的气体可经气水分离器1的出气口排出，分离出的水会聚积在气水分离器内，设置在气水分离器1上的第一传感器11能够检测到气水分离器1内的第一水位信息，并可将第一水位信息发送给控制器，控制器在第一水位信息高于第一预设值时，控制开关电磁阀22打开排水管2以将气水分离器1内的水排出；气水分离器1内的水在从排水管2中排出的过程中首先会通过开关电磁阀22，然后会流经第二传感器21并最终从排水管2的出口排出，第二传感器21位于排水管2的水平管段上以便于检测排水管2内的第二水位信息，并可将第二水位信息发送给控制器，控制器在第二水位信息低于第二预设值时，控制器控制开关电磁阀22关闭排水管2以停止排水，本实施例将第二传感器21设置在开关电磁阀22与排水管2的出口之间，使第二传感器21能够直接检测到排水管2出口附近的水位信息，即能够获得更加准确的第二水位信息，从而有助于更加准确的控制停止排水的时机。

在其他实施例中，第二传感器21也可以根据实际需要设置在开关电磁阀22与气水分离器1的出水口12之间，以检测排水过程中排水管2内的第二水位信息。

本实施例的排水管2上还设置有单向阀23，单向阀23位于第二传感器21与排水管2的出口之间，排水管2内的液体可以通过单向阀23从排水管2的出口排出，同时，单向阀23能够防止排水管2的出口处的水回流入排水管2内，从而保证了排水管2内的水只能从排水管2内向外排出，而不能回流入排水管2内。

具体实现时，可以将单向阀23设置在第二传感器21的下游靠近排水管2的出口处，当开关电磁阀打开排水管2时，单向阀23能够使从气水分离器1内排出的水顺利通过单向阀23并从排水管2的出口排出；此外，当异常情况导致排水管2的出口处的水朝向排水管2内回流时，单向阀23能够切断其回流的通路，以避免排水管2出口处的水回流影响燃料电池的排水装置的性能。

为了防止排水管2中残留的水在低温环境下结冰，可以在排水管2上设置加热器件。较为优选的，加热器件可以包括加热丝。具体的，加热丝可以是设置在排水管2的管壁的外表面上，也可以是设置在排水管2的管壁的内表面上，还可以是嵌入在排水管2的管壁内部。加热丝可以是沿着排水管2的轴向延伸设置，也可以是沿着排水管2的周向缠绕设置；加热丝可以为一个、也可以为两个或者更多个，加热丝的具体设置方式以及加热丝的数量等均可以根据实际需要确定，此处不再赘述。

此外，加热丝和排水管2可以是一体件，其中，加热丝和排水管为一体件可以是指加热丝和排水管在加工的过程中即加工在一体且不可拆分，也可以是指加热丝和排水管2分别加工完成后组装在一起且不可拆卸。在其他实施例中，加热丝也可以是可拆卸的设置在排水管2上，以便于对加热丝进行拆卸和更换。

进一步的，排水管2沿其长度方向的至少部分设置有加热丝，一种可行的实现方式为：可以在排水管2的整个长度上均设置有加热丝，具体实现时，可以在组装燃料电池的排水装置的过程中直接选用带有加热丝的排水管，以组装形成燃料电池的排水装置，当排水管2内的液态水结冰时，加热丝能够加热排水管2以使排水管2内的冰融化，从而能够避免堵塞排水管2影响燃料电池排水，进而能够保证燃料电池与燃料电池的排水装置在低温环境中正常工作。在其他实施例中，也可以选用普通的排水管组装燃料电池的排水装置，然后在整个排水管2上另行设置加热丝，以达到防止排水管2内残留的水结冰的目的。

另一种可行的实现方式为：可以仅在排水管2的一部分上设置加热丝，而在排水管2的另一部分上不设置加热丝，例如，当排水管2的靠近排水管2的出口处的管段裸露在低温环境中，该部分管段中残留的水容易结冰并堵塞排水管2，因此，可以只在该部分管段上设置加热丝，或者该部分管段选用带有加热丝的排水管来组装，从而当该部分管段内的液态水结冰时，加热丝能够加热该部分管段以使该部分管段内的冰融化，以避免堵塞排水管2影响燃料电池排水，进而保证了燃料电池与燃料电池的排水装置能够在低温环境中正常工作。

在其他实施例中，加热器件也可以是其他能够对排水管进行加热的器件，只要能够满足本实施例的要求即可，此处不再赘述。

较为优选的，本实施例的第一传感器11可以为位置传感器，位置传感器能够直接检测到气水分离器1内的水位高度，该水位高度即为本实施例的第一水位信息，位置传感器将第一水位信息传输给控制器，控制器将第一水位信息与第一预设值进行比较，以确定是否打开开关电磁阀22。可以理解的是，当第一水位信息为气水分离器1内的水位高度时，第一预设值也是参照气水分离器1内的水位高度进行设定的。

在其他实施例中，第一传感器11也可以是压力传感器，由于不同水位对应不同的压力值，因此，压力传感器能够检测到气水分离器1内部水位对应的压力值，该压力值即为第一水位信息，压力传感器将第一水位信息传输给控制器，控制器将第一水位信息与第一预设值进行比较，以确定是否打开开关电磁阀22。可以理解的是，当第一水位信息为气水分离器1内部水位对应的压力值时，第一预设值也是参照气水分离器1内部水位对应的压力值进行设定的，或者，控制器可以在接收到第一水位信息为压力值时，将其转换成气水分离器1内的水位高度与第一预设值进行比较，此时的第一预设值是参照气水分离器1内的水位高度进行设定的。

较为优选的，本实施例的第二传感器21可以为位置传感器，位置传感器能够直接检测到排水管2内的水位高度，该水位高度即为本实施例的第二水位信息，位置传感器将第二水位信息传输给控制器，控制器将第二水位信息与第二预设值进行比较，以确定是否关闭开关电磁阀22。可以理解的是，当第二水位信息为排水管2内的水位高度时，第二预设值也是参照排水管2内的水位高度进行设定的。

在其他实施例中，第二传感器21也可以是压力传感器，由于不同水位对应不同的压力值，因此，压力传感器能够检测到排水管内部水位对应的压力值，该压力值即为第二水位信息，压力传感器将第二水位信息传输给控制器，控制器将第二水位信息与第二预设值进行比较，以确定是否关闭开关电磁阀22。可以理解的是，当第二水位信息为排水管2内部水位对应的压力值时，第二预设值也是参照排水管2内部水位对应的压力值进行设定的，或者，控制器可以在接收到第二水位信息为压力值时，将其转换成排水管2内的水位高度与第二预设值进行比较，此时的第二预设值是参照排水管2内的水位高度进行设定的。

本实施例的排水管上还设置有人工排水口，人工排水口位于出水口与开关电磁阀之间，人工排水口处设置有手动阀门，当开关电磁阀出现故障无法打开排水管排水时，可以通过人工打开手动阀门来打开人工排水口以排出气水分离器内的水，从而能够避免开关电磁阀故障导致气水分离器内的水无法排出，进而提升了燃料电池的排水装置的可靠性。

由于燃料电池在工作的过程中排出的水中还混合有燃料气体，为了方便燃料气体的排出或者回收利用，本实施例的燃料电池的排水装置的气水分离器1还具有第一出气口13和第二出气口14，当气水分离器1内的燃料气体浓度比较高时，可以打开第一出气口13以将气水分离器1内的燃料气体循环供应给燃料电池，从而能够节约能源；当气水分离器1内的燃料气体的浓度比较低且没有回收的必要时，可以打开第二出气口14以将气水分离器1内的气体排出。

实施例二

本实施例提供一种燃料电池，包括电化学反应发生器以及燃料电池的排水装置，电化学反应发生器的排水口与排水装置中的气水分离器的入口连通。

本实施例中的燃料电池的排水装置与实施例一提供的燃料电池的排水装置相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照上述实施例的描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”(如果存在)等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池的排水装置，其特征在于，包括控制器、气水分离器以及与所述气水分离器的出水口连通的排水管；

所述气水分离器设置有第一传感器，所述第一传感器用于检测所述气水分离器内的第一水位信息；

所述排水管设置有第二传感器和控制所述排水管通断的开关电磁阀，所述第二传感器用于检测所述排水管内的第二水位信息；

所述控制器分别与所述第一传感器、所述第二传感器和所述开关电磁阀电连接，所述控制器根据所述第一水位信息，并当所述第一水位信息高于第一预设值时控制所述开关电磁阀打开所述排水管；以及根据所述第二水位信息，并当所述第二水位信息低于第二预设值时控制所述开关电磁阀关闭所述排水管。

2.根据权利要求1所述的燃料电池的排水装置，其特征在于，所述排水管具有水平管段，所述第二传感器设置在所述水平管段上，且所述第二传感器位于所述开关电磁阀与所述排水管的出口之间。

3.根据权利要求2所述的燃料电池的排水装置，其特征在于，所述排水管上还设置有单向阀，所述单向阀位于所述第二传感器与所述排水管的出口之间。

4.根据权利要求1所述的燃料电池的排水装置，其特征在于，所述排水管上设置有加热器件。

5.根据权利要求4所述的燃料电池的排水装置，其特征在于，所述加热器件包括加热丝。

6.根据权利要求5所述的燃料电池的排水装置，其特征在于，所述排水管沿其长度方向的至少部分设置有所述加热丝。

7.根据权利要求1至6任一项所述的燃料电池的排水装置，其特征在于，所述第一传感器为位置传感器，所述第二传感器为位置传感器。

8.根据权利要求1所述的燃料电池的排水装置，其特征在于，所述排水管上还设置有人工排水口，所述人工排水口位于所述出水口与所述开关电磁阀之间；

所述人工排水口处设置有手动阀门。

9.根据权利要求1所述的燃料电池的排水装置，其特征在于，所述气水分离器具有第一出气口和第二出气口；

所述第一出气口用于将所述气水分离器内的气体循环供应给所述燃料电池，所述第二出气口用于将所述气水分离器内的气体排出。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括电化学反应发生器以及如权利要求1-9任一项所述的燃料电池的排水装置，所述电化学反应发生器的排水口与所述排水装置中的气水分离器的入口连通。

Images