燃料电池系统及用于燃料电池系统的离心式水分离器的制造方法

燃料电池系统及用于燃料电池系统的离心式水分离器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种燃料电池系统及用于燃料电池系统的离心式水分离器。燃料电池系统包括与分离器流体连通的燃料电池堆。分离器具有形成腔室的第一部分和第二部分。第一部分具有连续的内壁及端壁、连接到所述内壁的入口导管以及连接到所述端壁的排液管。第二部分具有端壁和出口导管，出口导管延伸到所述腔室中，以与所述第一部分的内壁形成通道。燃料电池的分离器包括第一端部和第二端部，第一端部和第二端部由侧壁连接，以限定分离腔室。入口导管切向地连接到所述侧壁。出口导管连接到所述第一端部，并延伸到所述分离腔室中，以与所述侧壁形成通道。排液管连接到所述第二端部。
【专利说明】燃料电池系统及用于燃料电池系统的离心式水分离器

【技术领域】
[0001]各实施例涉及一种用于从燃料电池系统去除水的装置。

【背景技术】
[0002]在燃料电池工作期间，诸如产物水和氮的副产物以及未耗尽的氢可形成在燃料电池堆的阳极侧。在某些公知系统中，控制产物水的积聚以及氮的累积，试图避免降低燃料电池的性能和/或避免燃料电池系统停止运行。一种公知的方法是通过燃料电池堆下游的通道来释放水和氮。副产物可被再循环，使得未耗尽的氢返回到燃料电池堆的阳极侧。另外，再循环可用于加湿阳极侧，以促进有效的化学转化，并延长电池膜的寿命。然而，会需要去除再循环流中的液态水(诸如液滴)，以防止在燃料电池堆流场通道或喷射器内出现水堵塞。
[0003]传统的水分离器具有流动路径、滤网和/或网孔，其带走流冲击中的水滴以达到除水的目的。这些装置可具有高的除水效率，例如，高达99%。然而，对于给定体积的装置，这些传统装置的设计导致整个系统的压降相对大。
[0004]对于具有被动再循环回路的基于喷射器的燃料电池系统，通过燃料电池系统的阳极回路来最小化压降会是至关重要的。喷射器是动量传递装置，因此，其产生的被动再循环流是喷射器执行的压缩功的函数。阳极回路内的任何压降均使喷射器的压缩功增加，并会限制再循环流。阳极回路中的主导压降由燃料电池堆引起，为了使喷射器和燃料电池正常运作，需要最小化其他组件(诸如水分离器)的压降。另外，传统分离器的高效率会导致湿度过低，并会降低燃料电池的性能和寿命，因为在再循环流中会期望有一些湿度。


【发明内容】

[0005]根据实施例，一种燃料电池系统设置有燃料电池堆以及与燃料电池堆流体连通的分离器。分离器包括:第一端部和第二端部，由侧壁连接并形成分离腔室；入口导管，切向地连接到所述侧壁；出口导管，连接到所述第一端部，并延伸到所述分离腔室中，以与所述侧壁形成通道；排液管，连接到所述第二端部。
[0006]根据另一实施例，燃料电池的分离器设置有第一端部和第二端部，第一端部和第二端部由侧壁连接以限定分离腔室。入口导管切向地连接到所述侧壁。出口导管连接到所述第一端部，并延伸到所述分离腔室中，以与所述侧壁形成通道。排液管连接到所述第二端部。
[0007]入口导管位于所述第一端部与所述侧壁邻近出口导管的入口的区域之间，使得引入的流体进入分离腔室的通道。
[0008]出口导管大体上垂直地连接到所述第一端部。
[0009]入口导管的纵向轴线大体上垂直于出口导管的纵向轴线。
[0010]出口导管与所述侧壁同轴。
[0011 ] 所述第一端部大体上是平坦的，所述第二端部是凹陷的。
[0012]所述侧壁大体上呈圆筒形。
[0013]入口导管和出口导管的直径与分离腔室的直径之比在1:2至1:8的范围内。
[0014]根据又一实施例，燃料电池系统设置有燃料电池堆以及与燃料电池堆流体连通的分离器。分离器具有形成腔室的第一部分和第二部分。第一部分具有连续的内壁及端壁、连接到所述内壁的入口导管以及连接到所述端壁的排液管。第二部分具有端壁和出口导管，出口导管延伸到所述腔室中，以与所述第一部分的内壁形成通道。
[0015]入口导管切向地连接到第一部分的内壁，出口导管大体上垂直地连接到第二部分的端壁。
[0016]第一部分具有从内壁延伸并与端壁相对的凸缘，所述凸缘与第二部分的端壁配合，以密封所述腔室。
[0017]本公开的各个实施例具有相关联的非限制性优点。例如，提供具有低压降的分离器适用于燃料电池阳极侧的被动再循环回路。通过提供平稳的切向流体进入分离器中且在分离器内的气相流体流动路径中不使用额外的网状材料而在分离器内产生低压降。分离器被设计成从流体流中去除较大的水滴，而留下水蒸汽和尺寸较小的水滴。因此，对于总体除水效果而言，分离器不具有高效率。这对于燃料电池应用而言是可接受的，因为为了使燃料电池正常运作，在阳极侧和阴极侧上均需要有一定湿度。分离器必须去除其尺寸会导致燃料电池堆阳极流场液泛(flooding)的足够数量的液滴。由于阳极流在进入燃料电池堆入口之前与供给的干燥新鲜的氢混合，因此，小液滴有机会在到达燃料电池堆之前蒸发。另夕卜，燃料电池堆模块能够接受一定量的液态水的摄入，而不会损失电池电压的稳定性。这个量通常在5-30cc/min的范围内。在包装、重量及成本被持续关注的情况下，这种设计的分离器提供一种小型、紧凑、容易制造的装置，其允许用于诸如车辆中的燃料电池系统的应用。另外，分离器的结构和装配被设计成与诸如燃料电池堆阳极侧下游的流体流中的氢分子兼容。

【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1示出了根据实施例的燃料电池系统的示意图；
[0019]图2示出了根据实施例的用于图1的燃料电池的水分离器的透视图；
[0020]图3示出了图2的水分离器的剖面透视图；
[0021]图4示出了传统的分离器的压降与图2的分离器的压降在不同的质量流率下进行比较的曲线图。

【具体实施方式】
[0022]根据需要，在此公开本发明的具体实施例；然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式及替代的形式体现。附图未必合乎比例；一些特征可能会被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体的结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅仅被解释为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基准。化学术语中成分的描述涉及在添加到说明书中指定的任何化合物时的成分，并不一定排除在混合时形成的混合物的成分之间的化学相互作用。
[0023]图1以工艺流程图的形式示意性示出了根据至少一个实施例的燃料电池系统10。例如，燃料电池系统10可用于车辆中，以提供电力来使电动马达运转而推进车辆或者执行其他车辆功能。燃料电池系统10可以是现有技术中公知的质子交换膜燃料电池(PEMFC)。
[0024]燃料电池系统10具有燃料电池堆12。燃料电池堆12包含阳极侧14、阴极侧16以及位于阳极侧14与阴极侧16之间的膜18。燃料电池系统10与例如高电压总线20或牵引电池电通信并向其提供能量。燃料电池堆12还可具有冷却回路(未示出)。
[0025]在燃料电池系统10工作期间，产物水、诸如氢的剩余燃料以及诸如氮的副产物可积聚在燃料电池堆12的阳极侧14。为了去除液态产物水和副产物并再使用剩余的氢和水蒸汽，已经做出了许多尝试。一种方法是将这些成分收集在燃料电池堆12下游的分离器36中，使至少一部分液态水和/或氮分离，并通过再循环回路中的返回通道使剩余成分返回到燃料电池堆12。
[0026]主燃料源(诸如主氢源)22连接到燃料电池堆12的阳极侧14。主氢源22的非限制性示例是高压储氢罐或氢化物储存装置。主氢源22连接到一个或更多个喷射器24。喷射器24具有喷嘴26，喷嘴26将氢供应到缩扩喷嘴28的收缩段。喷嘴28的扩散段连接到阳极侧14的输入端30。
[0027]阳极侧14的输出端32连接到被动再循环回路34。通常，过量的氢气被提供到阳极侧14，以确保燃料电池堆12中所有的电池都能获得足够的氢。换言之，将高于化学计量比的氢提供给燃料电池堆12，即，相对于精确的电化学需要，以燃料富足的比例将氢提供给燃料电池堆12。再循环回路34被设置为使得未被阳极侧14使用的过量的氢返回到输入端30，从而可被使用而不会被浪费。
[0028]另外，积聚的液相水和蒸汽相水是阳极侧14的产物。为了进行有效的化学转化并延长膜的寿命，阳极侧14需要有一定湿度。再循环回路34可用于提供水，以在阳极侧14的输入端30之前加湿氢气。
[0029]再循环回路34包含分离器36或除水装置。分离器36从阳极侧14的输出端32接收氢气流、氮气流和水流或氢气、氮气和水的流体混合物。水可以是混合相，并可包含液相水和蒸汽相水两者。分离器36去除至少一部分液相水，所述至少一部分液相水通过排水线路38离开分离器。例如，在燃料电池堆12净化过程期间，氮气、氢气和蒸汽相水中的至少一部分也可离开排水线路38，并可经过控制阀39。分离器36中的剩余流体通过再循环回路34中的通道40离开，所述通道40连接到喷射器24。通道40中的流体流入缩扩喷嘴28的收缩段，在那里与从喷嘴26和主氢源22引入的氢混合。
[0030]可通过分离器36从阳极侧14去除液态水，以防止在阳极侧14的电池和通道内出现水堵塞。燃料电池堆12内的水堵塞会导致燃料电池堆12内的电池电压降低和/或电压不稳定。另外，可通过分离器36去除液态水，以防止在喷射器24内出现堵塞或部分堵塞。缩扩喷嘴28的扩散段中的液态水滴将在喷嘴28内有效地创建又一个文丘里段，并导致喷射器24泵送不稳定。
[0031]燃料电池堆12的阴极侧16接收例如作为空气源42中的成分的氧。在一个实施例中，马达46驱动压缩机44，以加压引入的氧。然后，在被加压的空气进入阴极侧16之前，通过加湿器48对被加压的空气进行加湿。另一分离器50 (以虚线示出)可位于加湿器48的下游。分离器50可用于在被加湿的空气流从输入端52进入燃料电池堆12的阴极侧16之前从被加湿的空气流中去除液态水。由于在加湿器48内液态水被高流率空气带走，导致水滴可能会出现在加湿器48的下游。可通过分离器50去除液态水，以防止在阴极侧16的电池内出现水堵塞而导致燃料电池堆12内的电池电压降低和/或不稳定。阴极侧16的输出端54连接到阀56。自分离器36的排水线路38以及自分离器50的排水线路58可连接到阀56下游的线路60。在其他实施例中，排水线路可接到燃料电池系统10中的其他位置。
[0032]其他系统结构也可用于燃料电池系统10。例如，除使用压缩机44之外，还可使用涡轮来引导通过阴极侧16的流。在一个示例中，涡轮位于阴极侧输出端54的下游，并且分离器置于阴极侧16和涡轮之间以在流体流进入涡轮之前去除液态水。
[0033]基于使用喷射器24来产生通过阳极侧14的流并引导流通过被动再循环回路34，喷射器24必须克服系统中的任何压降，其通常包括燃料电池堆12的明显压降。如图所示的系统10在再循环回路34中不包括用于引导流的泵或其他装置，因此，所有的压缩功必须由喷射器(另外被称为喷射泵)实现。为了实现该功能，分离器36本身需要具有低压降。分离器36还需要从流体去除较大的水滴，以防止由于水滴而在燃料电池堆12的再循环流或喷射器24中造成水堵塞。分离器36允许蒸汽相水和较小的水滴留在通道40中的再循环流中并返回到喷射器24以达到加湿的目的。在一个示例中，分离器36去除直径为大约I毫米或更大的水滴。
[0034]另外，由于分离器36从阳极侧14接收流体流，因此分离器36需要被设计为适用于氢气。一般而言，氢气会引起材料降解或脆化的问题，用于分离器36的材料需要与氢兼容。另外，氢是小分子，许多传统的分离器装置不适用于氢，这是因为其设计(例如，传统的螺纹连接)会允许有渗漏。其他传统的分离器可包含旋转或运动部件(诸如旋转叶片等)，其可能不能与氢兼容，这是因为润滑剂可能会毒化燃料电池堆，或者氢可能会使润滑剂降解或分解。
[0035]分离器50也需要从流体去除较大的水滴，以防止由于水滴而在燃料电池堆12的阴极侧16的流中造成水堵塞。分离器50允许蒸汽相水和较小的水滴留在流中，以达到加湿的目的。在一个实施例中，分离器50去除尺寸与阴极侧16流场通道宽度相同或比该宽度大的水滴。在一个示例中，阴极侧流场通道为0.2-1.0毫米。
[0036]图2和图3示出了分离器100的实施例。分离器100可用作图1中示出的燃料电池系统10的分尚器36或分尚器50。分尚器100具有上部102和下部104。上部102和下部104限定内部分离腔室106。
[0037]分隔件108将腔室106分成上部涡流室110和下部收集室112。分隔件108可以是滤网116，在一个实施例中，分隔件108利用点焊或另外的工艺被紧固在下部104内。滤网116可具有较大的网孔尺寸并可由具有小接触角的材料制成，以防止液体成片地覆盖在滤网116上，并允许液体向下滴落到收集室112中。在一个实施例中，滤网116的接触角小于90°，在另一实施例中，滤网116的接触角小于50°。
[0038]下部104具有大体上呈圆筒形的侧壁118和端壁120。如图所示，侧壁118和端壁120可一体地形成。在其他实施例中，侧壁118可逐渐尖细成截头圆锥形、圆锥形或另外合适的形状。端壁120可以呈凹形或碗形。在替代实施例中，端壁120是平坦的。
[0039]收集室112可具有仅收集少量液态水的尺寸。下部104的收集室112的体积可减小到就在涡流室I1中的循环流体导致液体从收集室112通过滤网116飞溅到涡流室110的那个位置之前。
[0040]下部104具有入口导管122。入口导管122切向地连接到侧壁118，使得流经入口导管122的流体进入腔室106以沿着侧壁118平稳地流动，而不会因入口导管122和下部104之间的连接的几何形状施加任何拐角。在流体从入口导管122进入涡流室110的入口点124处，流体大体上平行于侧壁118流动。
[0041]下部104还具有排水导管126。排水导管126位于端壁120的最低点，排水导管126通常沿着分离器100的纵向轴线136位于端壁120的中央或中央区域。通过将排水导管126定位在收集室112的最低点，收集室112内的任何液体均可被容易地去除(例如，在车辆或燃料电池处于可能结冰的低温环境的情况下)。
[0042]排水导管126的尺寸可使得液态水不会桥接或覆盖开口。排水导管126也可由接触角低的材料制成，以防止液体覆盖开口。
[0043]上部102具有支撑出口导管130的端壁128。出口导管130连接到上部102，使得出口导管130从其所附着的端壁128大体上垂直地延伸。在其他实施例中，出口导管130和端壁128之间的连接角可不同。如图所示，出口导管130具有延伸到腔室106中的一段管子132，使得从腔室106到出口导管130的入口 134与分隔件108隔开。
[0044]出口导管130的管子132从端壁128延伸到腔室106中。管子132与下部104的侧壁118嵌套，以与侧壁118形成通道。管子132具有大体上呈圆筒形的形状。
[0045]在一个实施例中，入口导管122的位置邻近下部104的上边缘，使得入口导管122邻近分离器100的上部102。入口导管122位于比管子132的端部高的位置，以产生和保持涡流并防止流体流走捷径穿过腔室106。入口导管具有纵向轴线135。
[0046]出口导管130与分离器100共有共同的纵向轴线136，从而侧壁118与出口导管130彼此同轴。排水导管126也沿着纵向轴线136定位。
[0047]在示出的实施例中，轴线135垂直于轴线136。在其他实施例中，轴线135相对于分离器100和轴线136的定位可不同，例如，轴线135相对于分离器100和轴线136的定位可使得流大体上与侧壁118相切地被引入到腔室中，同时具有向下流动的分量。轴线135、136彼此隔开，使得它们不交叉。
[0048]就车辆或燃料电池应用而言，入口导管122和出口导管130不必像许多传统的现有技术的分离器示出的那样沿着共同的轴线定位或者彼此成一直线，从而允许分离器100在可用空间中的封装得到改善。在图2中示出了根据一个非限制性示例的分离器100的总尺寸。
[0049]在一个示例中，入口导管122的直径138与腔室106的直径140之比为1:3。在其他实施例中，直径138与直径140之比可在1:2和1:8之间的范围内。腔室106的直径为圆筒形侧壁118的直径。分隔件108与出口导管130的入口 134之间的间距等于出口导管130的直径142。入口导管122和出口导管130可具有相等的直径，或者在替代实施例中，入口导管122和出口导管130可具有不同的直径。在一个实施例中，入口导管122的直径为25mm，出口导管130的直径为25mm。
[0050]第一部分102和第二部分104利用夹持机构146或者现有技术中公知的适用于氢的其他紧固装置彼此连接。上部102和下部104具有配合面，以密封腔室106。上部102的端壁128可用作上部102的配合面。下部104可具有凸缘148，凸缘148从侧壁118延伸以用作下部104的配合面。上部102的配合面和下部104的配合面中的一个可具有凹槽150，凹槽150供用于密封腔室106的O形圈使用。
[0051]尽管分离器100被描述为具有上部和下部，但是根据本公开的各个实施例，分离器也可以以另外的方式构造。例如，这两部分可以一体地形成，而不必是可分离的。这两部分可被焊接在一起或者以其他方式结合在一起。
[0052]参照图2和图3进一步描述分离器100的操作。来自阳极侧14的流体流通过入口导管122进入分离器100，并包含氢气、氮气、水蒸汽和液态水。流体大体上与侧壁118平行或相切地进入涡流室110，这降低了分离器的总压降。涡流室110的侧壁118和延伸部分132用于在形成于侧壁118和延伸部分132之间的通道中引导涡流室110中的流体。流体围绕延伸部分132在润流室110中旋转(如箭头所示)，以去除流体流中携带的液体。由旋转的流体流产生的向心加速度使得液滴运动到侧壁118。液滴撞击侧壁118，然后重力使得液滴沿侧壁118向下流，并进入到收集室112中。包括氢气、氮气、水蒸汽和较小的水滴的剩余流体继续在分离器100内旋转。由于对于作用于较小的水滴以使其运动到侧壁118并撞击侧壁118的离心力而言，较小的水滴的质量是不足的，因此，较小的水滴继续旋转或随流体流旋转。
[0053]在流体从入口导管122进入涡流室110之后，流体转弯90°以便流向出口导管130。该90°转弯可以是渐进的，且流体流动路径为螺旋模式或蜗旋模式。出口导管130的入口 134与入口导管122隔开，并且大体上背对入口导管122。入口 134还与侧壁118隔开，并且大体上位于分离器100的中央。为了离开涡流室110而到达管子132，流体转弯180°，以便从流体流额外地分离出所携带的水滴。分离器100的几何形状使流体流转弯180°并远离侧壁(如图3中的箭头所示)，以到达出口导管130的入口 134。超过一定尺寸的液滴与流体流分离，这是因为其动量使其不能转弯，这些液滴去往收集室112。流体流在入口导管122和出口导管130之间的流动路径大体上是通畅不间断的，这降低了分离器100的压降。
[0054]液滴的动量以及由向心加速度产生的力导致液滴在直线路径上继续运动到分离器100的侧壁118。流体流的气体部分具有更低的密度，因此，其能够转弯并按照腔室106的曲率流动。流体流在入口区域124之后的初始转弯导致第一阶段的液态水分离，撞击侧壁118的水从侧壁118向下流并进入到下方的收集室112中。随着流体开始绕分离器100的竖直轴线136做圆周运动或螺旋运动，流体在涡流室110中膨胀成更大的体积，并且流体流速降低。流体流被迫向下朝着出口导管130的入口 134转弯90°。然后，流体流借助于分离器的几何形状被迫进行第二次转弯(180° )，并在其进入出口导管130时加速恢复到接近其原始速度的速度(假设出口导管130的直径与入口导管122的直径近似相同)。在180°转弯的初始部分，流体流中的液态水滴被向下掷入分离滤网116和收集室112中，这是因为液态水滴的动量太大而使其不能跟随流线，因此其流动轨迹导致其与分离器100发生惯性撞击，并与流体流分离。只有低密度气体或者非常小的液滴才能跟随流体流线，并另外克服重力进行第二次急转弯，以流入出口导管130中。进行该转弯的任何液态水滴都被如此细微地分散，以至于其在喷射器24中混合时将能够被蒸发。
[0055]分隔件108的滤网116产生用于进行冷凝的位置，还为在涡流室110中旋转的流体提供流动平滑作用。滤网116还用于在收集室112内保持相对平静的环境，并用于防止诸如飞溅到上部涡流室110中的流体运动。滤网116下方的收集室112收集液态水并将其引导到排水导管126。
[0056]在燃料电池闲置(soak)期间(例如，在燃料电池启动或启动之前)及在系统运行期间，可使用分离器100从燃料电池的阳极回路去除水。另外，可在净化过程期间从燃料电池的阳极侧14去除过量的氮。当燃料电池阳极侧14的氮的浓度或分压过高时，燃料电池10的性能降低，这是因为氢的浓度不足或者氢的分压过低。通过净化燃料电池的阳极侧14，过量的氮从燃料电池堆12的阳极侧14排出。在净化过程期间，氢、过量的氮以及液相水和蒸汽相水的混合物进入分离器100。分离器100使液态水、过量的氮和一部分氢从分离器的排水导管126离开。流中的一些氢和其他成分可通过分离器的出口导管130返回到喷射器24。在存在高浓度氮的情况下，喷射器24也不能良好地运转，这是因为氮的密度高于氢的密度。因此，通过在净化过程期间从燃料电池的阳极侧14去除过量的氮，可提高燃料电池的总体性能。
[0057]图4示出了现有技术的工业用离心式分离器与根据图2的分离器在各种质量流率下的压差或压降。压降以毫巴(mbar)表示。质量流率以千克每小时(kg/h)表示。现有技术的分离器的封装尺寸是图2的分离器的封装尺寸的大约两倍。现有技术的分离器是常规型式，其具有直列式入口导管和出口导管以及大体上位于导管下方的圆筒形腔室。现有技术的分离器的流体流以急转弯的方式进入和离开分离器。现有技术的分离器的压降由线160示出。图2的分离器的压降由线162示出。如图4所示，在测试的所有流率下，根据本公开的分离器的压降都比现有技术的分离器的压降要低得多。对于燃料电池系统10而言，在正常运行期间再循环回路中典型的连续质量流率为大约20kg/h。对于燃料电池系统10在冷启动期间的填充操作而言，再循环回路典型的质量流率为大约45kg/h。当然，这些值仅仅表示燃料电池系统的一个示例，并用作非限制性示例。
[0058]本公开的各个实施例具有相关联的非限制性优点。例如，提供具有低压降的分离器适用于燃料电池阳极侧的被动再循环回路。通过提供平稳的切向流体进入分离器中且在分离器内的气相流体流动路径中不使用额外的网状材料而在分离器内产生低压降。分离器被设计成从流体流中去除较大的水滴，而留下水蒸汽和尺寸较小的水滴。因此，对于总体除水效果而言，分离器不具有高效率。这对于燃料电池应用而言是可接受的，因为为了使燃料电池正常运作，在阳极侧和阴极侧上均需要有一定湿度。由于阳极流在进入燃料电池堆入口之前与供给的干燥新鲜的氢混合，因此，小液滴有机会在到达燃料电池堆之前蒸发。另夕卜，燃料电池堆模块能够接受一定量的液态水的摄入，而不会损失电池电压的稳定性。这个量通常在5-30cc/min的范围内。在包装、重量及成本被持续关注的情况下，这种设计的分离器提供一种小型、紧凑、容易制造的装置，其允许用于诸如车辆中的燃料电池系统的应用。另外，分离器的结构和装配被设计成与诸如阳极侧下游的流体流中的氢分子兼容。
[0059]尽管在上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。另外，实现的各个实施例的特征可被结合，以形成本发明的进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种燃料电池系统，包括: 燃料电池堆； 分离器，与燃料电池堆流体连通，所述分离器包括: 第一端部和第二端部，由侧壁连接并形成分离腔室； 入口导管，切向地连接到所述侧壁； 出口导管，连接到所述第一端部，并延伸到所述分离腔室中，以与所述侧壁形成通道； 排液管，连接到所述第二端部。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述分离器具有分隔件，所述分隔件从所述侧壁延伸而横跨分离腔室，并位于所述出口导管和所述第二端部之间。
3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池堆具有阳极侧和阴极侧， 所述燃料电池系统还包括与阳极侧流体连通的再循环回路， 其中，所述再循环回路包括所述分离器，所述分离器位于阳极侧的下游。
4.如权利要求3所述的燃料电池系统，所述燃料电池系统还包括喷射器，所述喷射器与阳极侧流体连通，并位于阳极侧的上游。
5.如权利要求4所述的燃料电池系统，其中，所述喷射器与所述再循环回路流体连通，其中，所述喷射器位于所述分离器的下游。
6.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池堆具有阳极侧和阴极侧， 所述燃料电池系统还包括加湿器，所述加湿器与阴极侧流体连通，并位于阴极侧的上游， 其中，所述分离器置于所述加湿器和阴极侧之间。
7.一种燃料电池的分离器，所述分离器包括: 第一端部和第二端部，由侧壁连接，以限定分离腔室； 入口导管，切向地连接到所述侧壁； 出口导管，连接到所述第一端部，并延伸到所述分离腔室中，以与所述侧壁形成通道； 排液管，连接到所述第二端部。
8.如权利要求7所述的分离器，所述分离器还包括滤网，所述滤网位于出口导管的入口与所述第二端部之间。
9.如权利要求8所述的分离器，其中，出口导管的入口与所述滤网隔开的距离近似为出口导管的直径。
10.如权利要求7所述的分离器，其中，出口导管具有大体上呈圆筒形的延伸部分，所述延伸部分延伸到所述分离腔室中，使得出口导管的入口与所述第一端部隔开。
【文档编号】H01M8/04GK104241667SQ201410269803
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】克雷格·温菲尔德·彼得森, 斯蒂芬·波特文, F·桑得逊 威廉· 申请人:福特全球技术公司