一种用于燃料电池的水循环系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是一种水循环系统。

背景技术

随着石油等不可再生能源供应的日益紧张，庞大的传统汽油车对资源的消耗将是全世界不得不面对的危机，发展清洁能源将刻不容缓。

燃料电池是利用氢气与氧气进行质子交换来产生清洁的电能，排出的废弃物为水，氧气可以用空气替代，只需要一个空气压缩机，氢气从储藏器供应或本地生成，例如从甲醇中生成。

燃料电池的电池反应堆中氧气与氢气发生反应后在阴极产生的水随着未反应完的空气一起从阴的出水端排出，直接排放到空气中造成水之源的浪费，如何对这部分水进行循环利用是目前本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于燃料电池的水循环系统，以解决现有技术中的不足，它能够从燃料电池阴气排出的水进行循环利用，大大提高水的利用率。

本发明提供了一种用于燃料电池的水循环系统，包括集合水箱、电池反应堆、气液分离器和第一单向阀；

所述集合水箱包括壳体，所述壳体内设有一将所述壳体内腔分割成储水室和储气室的第一弹性膜，所述储水室上设有第一进水口和第一出水口，所述储气室上设有进气口；

所述电池反应堆的出水端通过一第一管道与所述气液分离器相连通；

所述气液分离器通过所述第一单向阀与所述储水室的第一进水口相连通，所述储水室的第一出水口通过一第二单向阀与一喷头相连通，所述喷头的喷孔与为所述电池反应堆提供氧气的空气压缩机的外壳相对；所述空气压缩机的出气端通过一第一导气管与一三通阀的其中一进气端相连通，所述三通阀的另一进气端通过一第二导气管与所述空气压缩机的进气端相连通，所述三通阀的出气端通过第三导气管与所述储气室的进气口相连通。

如上所述的一种用于燃料电池的水循环系统，其中，优选的是，所述第一导气管上设有第一减压阀，所述第二导气管上设有第二减压阀，所述第三导气管上设有第一电磁阀。

如上所述的一种用于燃料电池的水循环系统，其中，优选的是，还包括第一加湿器；

所述第一加湿器的进水端与所述集合水箱相连通，所述第一加湿器利用所述集合水箱内的水对经过所述空气压缩机压缩后的空气进行加湿。

如上所述的一种用于燃料电池的水循环系统，其中，优选的是，还包括第二加湿器；所述第二加湿器的进水端与所述集合水箱相连通，所述第二加湿器利用所述集合水箱内的水对进入所述电池反应堆的氢气进行加湿。

如上所述的一种用于燃料电池的水循环系统，其中，优选的是，所述第一加湿器的进水端通过一第二管道与一缓冲器相连通，所述缓冲器与所述第二单向阀的出水端相连通，所述喷头通过一第三管道与所述缓冲器相连通；

所述第二加湿器的进水端通过一第四管道与所述缓冲器相连通，所述缓冲器用于对进入其中的水进行缓冲。

如上所述的一种用于燃料电池的水循环系统，其中，优选的是，所述第二管道上设有第二电磁阀，所述第四管道上设有第三电磁阀。

如上所述的一种用于燃料电池的水循环系统，其中，优选的是，所述缓冲器包括圆筒外壳，所述圆筒外壳的底部设有第二弹性膜，所述圆筒外壳的顶部设有端盖，所述端盖上设有第二出水口，所述圆筒外壳的上设有与所述圆筒外壳内部连通的第二进水口。

如上所述的一种用于燃料电池的水循环系统，其中，优选的是，

所述第一弹性膜、所述第二弹性膜均由橡胶制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过利用电池反应堆排出的的水对空气压缩机进行降温能够有效的提高燃料电池中水的利用率，有效避免空气压缩机因长时间工作温度过高烧坏，提高空气压缩机的使用寿命，同时也能够增大空气压缩机附近空气的湿度，使进入空气压缩机的空气有更高的含水率，提高从电池反应堆排出水的利用率。

2、本发明利用电池反应堆排出的水对进入电池反应堆的空气和氢气加湿，提高燃料电池中质子交换膜的传导能力，有效的提高燃料电池的反应效率、降低燃料电池的欧姆极化，实现水的循环应用。

3、本发明通过气液分离器将从电池反应堆排出的水与其中的空气分离，将水收集到集合水箱的储水室内，通过三通阀的一进气端与空气压缩机的出气端相连，能够将空气压缩机压缩的高压气体引入到储气室中，引入储气室内的高压空气对第一弹性膜产生压力，使第一弹性膜向储水室内膨胀从而对储水室内的水产生挤压力，使水从储水室流向单向阀为喷头供水，喷头喷出的水能够对空气压缩机的表面进行降温，通过三通阀的另一出气端与空气压缩机的进气端连通，能够利用空气压缩机进气端处的负压将储气室内的高压气体引出，如此能够使气液分离器内的水顺利进入到集合水箱内为集合水箱供水。

4、本发明通过设置缓冲器能够保证进入第一加湿器、第二加湿器、喷头中的水稳定不会因第一弹性膜间歇性膨胀运动而波动。

附图说明

图1是本发明一种用于燃料电池的水循环系统的结构示意图；

图2是本发明的集合水箱的结构示意图；

图3是缓冲器的结构示意图。

附图标记说明：1-集合水箱，2-电池反应堆，3-气液分离器，4-第一单向阀，101-壳体，102-储水室，103-储气室，104-第一进水口，105-第一出水口，106-进气口，5-第一弹性膜，6-第一管道，7-第二单向阀，8-喷头，9-空气压缩机，10-第一导气管，11-三通阀，12-第二导气管，13-第三导气管，14-第一减压阀，15-第二减压阀，16-第一电磁阀，17-第一加湿器，18-第二加湿器，19-缓冲器，20-第二电磁阀，21-第三电磁阀，1901-圆筒外壳，1902-第二弹性膜，1903-第二出水口，1904-第二进水口。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的实施例：如图1所示，一种用于燃料电池的水循环系统，包括集合水箱1、电池反应堆2、气液分离器3和第一单向阀4；

所述集合水箱1包括壳体101，所述壳体101内设有一将所述壳体101内腔分割成储水室102和储气室103的第一弹性膜5，所述储水室102上设有第一进水口104和第一出水口105，所述储气室103上设有进气口106；所述电池反应堆2的出水端通过一第一管道6与所述气液分离器3相连通；电池反应堆2中氢气和氧气发生反应产生水，通过第一管道6便于将电池反应堆2产生的水引入到气液分离器3中，通过气液分离器3的作用能够将水从空气中分离出来。

所述气液分离器3通过所述第一单向阀4与所述储水室102的第一进水口104相连通，这里第一单向阀4内液体的流动方向只能从气液分离器3流向储水室102内，而不能够从储水室102流向从气液分离器3，所述储水室102的第一出水口105通过一第二单向阀7与一喷头8相连通，这里当液体经过第二单向阀7时只能从第一出水口105流向喷头8，所述喷头8的喷孔与为所述电池反应堆2提供氧气的空气压缩机9的外壳相对，通过喷头8向空气压缩机9的外壳喷洒水能够有效的对空气压缩机9进行降温，提高空气压缩机的散热效率，有效避免空气压缩机9因温度过高烧毁，提高空气压缩机9的使用寿命；所述空气压缩机9的出气端通过一第一导气管10与一三通阀11的其中一进气端相连通，所述三通阀11的另一进气端通过一第二导气管12与所述空气压缩机9的进气端相连通，所述三通阀11的出气端通过第三导气管13与所述储气室103的进气口106相连通。

具体工作过程描述：

电池反应堆2产生的水夹杂着未参加反应的空气一起从电池反应堆2的出水端经第一管道6进入到气液分离器3中，在气液分离器3的作用下将空气与水分离，分离出的空气从气液分离器3中排出到大气中，而从气液分离器3中分离的水留在气液分离器3中，控制三通阀11使空气压缩机9的进气端与储气室103连通，空气压缩机9工作时，进气端产生较大的负压，从而使储气室103内为负压，在负压的作用下第一弹性膜5向储气室103内膨胀，从而使储水室102的体积增大，储水室102内的压力降低，在压力差的作用下气液分离器3内的水经第一单向阀4流到储水室102内，当控制三通阀11将空气压缩机9的进气端与储气室103不连通，而空气压缩机9的出气端与储气室103连通时，经空气压缩机9压缩的高压气体经进气口106进入储气室103中，使储气室103中形成高压，此时第一弹性膜5向储水室102内膨胀，储水室102内的水在压力的作用下从第一出水口105进入第二单向阀7，从而进入到喷头8并从喷头8中喷出喷洒在，空气压缩机9的外壳上为空气压缩机9降温，同时也能够增大空气压缩机附近空气的湿度，使进入空气压缩机的空气有更高的含水率，提高从电池反应堆排出水的利用率。

优选的，所述第一导气管10上设有第一减压阀14，所述第二导气管12上设有第二减压阀15，所述第三导气管13上设有第一电磁阀16。通过设置第一减压阀14、第二减压阀15的目的都是为了能够使进入储气室103内的空气压力稳定。

优选的，还包括第一加湿器17、第二加湿器18；

所述第一加湿器17的进水端与所述集合水箱1相连通，所述第一加湿器17利用所述集合水箱1内的水对经过所述空气压缩机9压缩后的空气进行加湿。

所述第二加湿器18的进水端与所述集合水箱1相连通，所述第二加湿器18利用所述集合水箱1内的水对进入所述电池反应堆2的氢气进行加湿。

所述第一加湿器17的进水端通过一第二管道与一缓冲器19相连通，所述缓冲器19与所述第二单向阀7的出水端相连通，所述喷头8通过一第三管道与所述缓冲器19相连通；

所述第二加湿器18的进水端通过一第四管道与所述缓冲器19相连通，所述缓冲器19用于对进入其中的水进行缓冲。通过设置缓冲器19能够使进入第一加湿器、第二加湿器、喷头中的水稳定不会因第一弹性膜5间歇性膨胀运动而波动。使第一加湿器、第二加湿器能够均匀加湿，喷头8能够均匀喷水。

所述第二管道上设有第二电磁阀20，所述第四管道上设有第三电磁阀21。

所述缓冲器19包括圆筒外壳1901，所述圆筒外壳1901的底部设有第二弹性膜1902，所述圆筒外壳1901的顶部设有端盖，所述端盖上设有第二出水口1903，所述圆筒外壳1901的上设有与所述圆筒外壳1901内部连通的第二进水口1904。具体工作时，经第二单向阀7流入圆筒外壳1901内，在经圆筒外壳1901流出，当进入圆筒外壳1901内的水间断时，在第二弹性膜1902的弹力的作用下仍能够保证足够的压力使圆筒外壳1901内水向外排出为第一加湿器17、第二加湿器18和喷头8供水，当圆筒外壳1901内重新经第二单向阀7流入新的水时，第二弹性膜1902恢复到之前的状态，从而保证圆筒外壳1901内的水压稳定。

所述第一弹性膜5、所述第二弹性膜1902均由橡胶制成。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。