CN116581334A - 氢燃料电池排水系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种氢燃料电池排水系统，具体涉及燃料电池技术领域，包括：循环排水管路，循环排水管路包括电堆、气液分离器、控制部件、至少两条排水支路和排水部件，电堆的一端和气液分离器的进气端连接，气液分离器的出液端通过控制部件和多条排水支路的一端连通，且排水支路的另一端均和排水部件的一端连接；其中，排水支路具有贮水状态和排水状态，在一条或多条排水支路处于贮水状态时，其他排水支路处于排水状态；在一条或多条排水支路处于排水状态时，其他排水支路处于贮水状态；控制部件用于交替控制气液分离器与其中一条或多条排水支路相连通，以使得排水支路交替排出气液分离器传输的水。本申请能够提高排水效率和氢气利用率。

Description

氢燃料电池排水系统

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种氢燃料电池排水系统。

背景技术

当前氢燃料电池中输入的氢气中有相当一部分的氢气未参与反应便直接被尾排排出，不仅降低了氢气的利用率，增加了燃料电池的成本，而且尾排排出的高浓度氢气存在安全隐患。

相关技术中，主流的氢燃料电池一般是通过气液分离器分离出燃料电池阳极排出的多余的氢气，并通过氢气循环泵对氢气增压，将其返回到燃料电池电堆阳极中重复使用，而在此过程中应保证和气液分离器连接的储水罐内部的水积满后能够及时排出，且排水的同时避免氢气排出。在实际的应用过程中，一般是通过监测液位情况，实时开启电磁阀，借助气液分离器罐体内部的压力进行排水，因为燃料电池大多应用于载具，而载具的工况负荷多变，将导致储水罐内部压力波动大，无法精准地控制排液量，很容易在排水的同时将氢气一同排出，降低了排水效率和氢气利用率。如何提高排水效率和氢气利用率，是当下亟待讨论和解决的问题。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种氢燃料电池排水系统，能够提高排水效率和氢气利用率。

根据本申请实施例的氢燃料电池排水系统，包括：

循环排水管路，所述循环排水管路包括电堆、气液分离器、控制部件、至少两条排水支路和排水部件，所述电堆的一端和所述气液分离器的进气端连接，所述气液分离器的出液端通过所述控制部件和多条所述排水支路的一端连通，且所述排水支路的另一端均和所述排水部件的一端连接；

其中，所述排水支路具有贮水状态和排水状态，在一条或多条排水支路处于贮水状态时，其他排水支路处于排水状态；在一条或多条排水支路处于排水状态时，其他排水支路处于贮水状态；所述控制部件用于交替控制所述气液分离器与其中一条或多条排水支路相连通，以使得所述排水支路交替排出所述气液分离器传输的水，并将水传输给所述排水部件以将水排出。

根据本申请实施例的氢燃料电池排水系统，至少具有如下有益效果：本申请的氢燃料电池排水系统设有循环排水管路，在燃料电池的运行工况中，电堆发生电化学反应产生带有水气的气体，并将其传输到气液分离器，使得气液分离器对带有水气的气体进行分离，并通过控制部件交替控制气液分离器与其中一条或多条排水支路连通，使得多条排水支路轮流贮水、排水，以将水排出燃料电池系统。本申请通过设置独立于气液分离器的至少两条排水支路实现了交替贮水和排水，提高了排水效率，提高了氢气利用率。

根据本申请的一些实施例，所述控制部件包括三通阀，所述排水支路包括第一排水支路和第二排水支路，所述三通阀的第一端和所述气液分离器的出液端连接，所述三通阀的第二端、第三端分别和所述第一排水支路的一端、所述第二排水支路的一端连接，所述第一排水支路、所述第二排水支路的另一端均和所述排水部件的一端连接；

其中，所述第一排水支路包括依次连接的第一储水罐和第一电磁阀，所述第一储水罐的一端和所述第二端连接，所述第一电磁阀的一端和所述排水部件的一端连接；所述第二排水支路包括依次连接的第二储水罐和第二电磁阀，所述第二储水罐的一端和所述第三端连接，所述二电磁阀的一端和所述排水部件的一端连接；其中，所述第一储水罐和所述第二储水罐均用于存储所述气液分离器传输的水，所述第一电磁阀用于导通以排出所述第一储水罐的水，所述第二电磁阀用于导通以排出所述第二储水罐的水。

根据本申请的一些实施例，所述第一储水罐内部还设有第一液位传感器，所述第二储水罐内部还设有第二液位传感器；其中，所述第一液位传感器用于监测所述第一储水罐内部的水位并输出第一满液信号给外部的控制器，使得所述控制器响应所述第一满液信号控制所述第一电磁阀导通，并控制所述第二端截止、所述第三端导通；所述第二液位传感器用于监测所述第二储水罐内部的水位并输出第二满液信号给所述控制器，使得所述控制器响应所述第二满液信号控制所述第二电磁阀导通，并控制所述第三端截止、所述第二端导通。

根据本申请的一些实施例，还包括氢循环泵，所述氢循环泵的一端和所述气液分离器的出气端连接，所述氢循环泵的另一端和所述电堆的另一端连接，其中，所述气液分离器用于分离所述电堆输出的电化学反应剩余的氢气，并将分离出的氢气输出给氢循环泵，使得氢循环泵输出氢气给电堆。

根据本申请的一些实施例，所述气液分离器包括上罐体、下罐体和隔离层，所述进气端设于所述上罐体顶部，所述出气端设于所述上罐体侧壁，所述出液端设于所述下罐体底部，所述隔离层设于所述下罐体和所述下罐体之间，所述隔离层还设有多个漏水孔，用于使得所述上罐体的水到达所述下罐体，并通过所述出液端排出。

根据本申请的一些实施例，所述气液分离器的出气端还与所述排水部件的一端连接，用于排出所述气液分离器中的杂质。

根据本申请的一些实施例，还包括排气阀，所述排气阀的一端和所述电堆的一端连接，所述排气阀的另一端与所述排水部件的一端连接，所述排气阀用于在所述三通阀故障时排出所述电堆的气体。

根据本申请的一些实施例，还包括背压阀，所述背压阀的一端和所述电堆的一端连接，所述背压阀的另一端和所述排水部件的一端连接，用于保持所述氢燃料电池排水系统的气压。

根据本申请的一些实施例，所述电堆的一端设有第一压力传感器，所述电堆的另一端设有第二压力传感器，其中，所述第一压力传感器用于监测所述电堆输出的气体和液体的压力，所述第二压力传感器用于监测进入所述电堆的气体的压力。

根据本申请的一些实施例，所述排水部件为文氏管。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例的氢燃料电池排水系统的结构示意图；

图2为根据本申请实施例的气液分离器的结构示意图。

附图标记：电堆100；第一压力传感器110；第二压力传感器120；气液分离器200；上罐体210；进气端211；出气端212；下罐体220；出液端221；隔离层230；三通阀300；第一端310；第二端320；第三端330；第一排水支路400；第一储水罐410；第一电磁阀420；第一液位传感器430；第二排水支路500；第二储水罐510；第二电磁阀520；第二液位传感器530；排水部件600；氢循环泵700；排气阀800；背压阀900。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

当前氢气的成本居高不下，而氢燃料电池中输入的氢气中有相当一部分的氢气未参与反应便直接被尾排排出，不仅降低了氢气的利用率，增加了燃料电池的成本，而且尾排排出的高浓度氢气存在安全隐患。相关技术中，主流的氢燃料电池一般是通过气液分离器200分离出燃料电池阳极排出的多余的氢气，并通过氢气循环泵对氢气增压，将其返回到燃料电池电堆100阳极中重复使用，而在此过程中应保证和气液分离器200连接的储水罐内部的水积满后能够及时排出，且排水的同时避免氢气排出。在实际的应用过程中，一般是通过监测液位情况，实时开启电磁阀，借助气液分离器200罐体内部的压力进行排水，因为燃料电池大多应用于载具，而载具的工况负荷多变，将导致储水罐内部压力波动大，无法精准地控制排液量，很容易在排水的同时将氢气一同排出，降低了排水效率和氢气利用率，而且频繁地开关电磁阀将减少电磁阀的寿命，影响氢燃料电池排水系统的可靠性。如何提高排水效率和氢气利用率，是当下亟待讨论和解决的问题。

基于此，本申请的氢燃料电池排水系统通过设计独立于气液分离器200的第一排水支路400和第二排水支路500，能够相对平稳地监测液位情况并及时排出氢燃料电池排水系统内部的水，提高了排水效率和氢气利用率。

参照图1，图1为根据本申请实施例的氢燃料电池排水系统的结构示意图；可以理解的是，本申请的氢燃料电池排水系统，包括：循环排水管路，循环排水管路包括电堆100、气液分离器200、控制部件、至少两条排水支路和排水部件600，电堆100的一端和气液分离器200的进气端211连接，气液分离器200的出液端221通过控制部件和多条排水支路的一端连通，且排水支路的另一端均和排水部件600的一端连接；其中，排水支路具有贮水状态和排水状态，在一条或多条排水支路处于贮水状态时，其他排水支路处于排水状态；在一条或多条排水支路处于排水状态时，其他排水支路处于贮水状态；控制部件用于交替控制气液分离器200与其中一条或多条排水支路相连通，以使得排水支路交替排出气液分离器200传输的水，并将水传输给排水部件600以将水排出。

需要说明的是，本申请的氢燃料电池排水系统设有循环排水管路，在燃料电池的运行工况中，电堆100发生电化学反应产生带有水气的气体，并将其传输到气液分离器200，使得气液分离器200对带有水气的气体进行分离，并通过控制部件交替控制气液分离器200与其中一条或多条排水支路连通，使得多条排水支路轮流贮水、排水，以将水排出燃料电池系统。本申请通过设置独立于气液分离器200的至少两条排水支路实现了交替贮水和排水，提高了排水效率，提高了氢气利用率。

另一方面，本申请的氢燃料电池排水系统通过分开设置的气液分离器200和循环排水管路，可有效避免燃料电池的阳极端压力波动，提高了燃料电池堆的工作寿命。

根据本申请的一个实施例，本申请并不对排水支路的数量进行限制，可以设置两条排水支路，也可以设置三条、四条或五条排水支路，当本申请包括四条排水支路时，此时应选择至少有五个连接端的控制部件，控制部件的其中一端和气液分离器200连接，另外四端分别和四条排水支路连接，可通过控制控制部件的连接端的导通或截止，以控制排水支路处于贮水状态或排水状态，而控制部件的连通端的处于导通状态还是截止状态应该根据氢燃料电池系统的实际运行工况而确定。

可以理解的是，控制部件包括三通阀300，排水支路包括第一排水支路400和第二排水支路500，三通阀300的第一端310和气液分离器200的出液端221连接，三通阀300的第二端320、第三端330分别和第一排水支路400的一端、第二排水支路500的一端连接，第一排水支路400、第二排水支路500的另一端均和排水部件600的一端连接；其中，第一排水支路400包括依次连接的第一储水罐410和第一电磁阀420，第一储水罐410的一端和第二端320连接，第一电磁阀420的一端和排水部件600的一端连接；第二排水支路500包括依次连接的第二储水罐510和第二电磁阀520，第二储水罐510的一端和第三端330连接，二电磁阀的一端和排水部件600的一端连接；其中，第一储水罐410和第二储水罐510均用于存储气液分离器200传输的水，第一电磁阀420用于导通以排出第一储水罐410的水，第二电磁阀520用于导通以排出第二储水罐510的水。

为更好地说明本申请的氢燃料电池排水系统的运行工况，以下对设置两条排水支路的情况进行说明。

示例性的，本申请的循环排水管路包括电堆100、气液分离器200、三通阀300、第一排水支路400、第二排水支路500和排水部件600，电堆100发生电化学反应，产生带有水气的气体并将其传输给和电堆100连接的气液分离器200，气液分离器200对电堆100传输的气体进行分离，分离出水。由于气液分离器200并没有贮存水的功能，因此气液分离器200在分离出水后会在气体压力的作用下将水传输给和气液分离器200连接的三通阀300，此时三通阀300的第一端310和第二端320导通，第三端330截止，因此水将通过三通阀300进入和第二端320连接的第一排水支路400，由第一排水支路400对气液分离器200分离出的水进行贮存，当监测到第一排水支路400贮存的水到达设定的阈值时，第一排水支路400将贮存的水传输给排水部件600，以使得排水部件600将水排出氢燃料电池排水系统，同时三通阀300的第二端320由导通变更为截止状态，第三端330由截止变更为导通状态，改由第二排水支路500接收气液分离器200分离出的水并对其进行贮存，进一步的，当监测到第二排水支路500贮存的水到达设定的阈值时，第二排水支路500将贮存的水传输给排水部件600，以使得排水部件600将水排出氢燃料电池排水系统，同时三通阀300的第三端330由导通变更为截止状态，第二端320由截止变更为导通状态，改由第一排水支路400接收气液分离器200分离出的水并对其进行贮存。本申请通过第一排水支路400和第二排水支路500交替贮水和排水，提高了排水效率，而且本申请通过将第一排水支路400、第二排水支路500和气液分离器200分离设置，有效降低了排水过程受气液分离器200压强影响的风险，能够精确监测到贮存水的情况。更具体的是，本申请利用了尾排的高速气流，可通过排水部件600快速从第一排水支路400或第二排水支路500中抽走水，无需额外设置其他辅助排水的部件，降低了能源的耗损。

可以理解的是，第一储水罐410内部还设有第一液位传感器430，第二储水罐510内部还设有第二液位传感器530；其中，第一液位传感器430用于监测第一储水罐410内部的水位并输出第一满液信号给外部的控制器，使得控制器响应第一满液信号控制第一电磁阀420导通，并控制第二端320截止、第三端330导通；第二液位传感器530用于监测第二储水罐510内部的水位并输出第二满液信号给控制器，使得控制器响应第二满液信号控制第二电磁阀520导通，并控制第三端330截止、第二端320导通。

根据本申请的一个实施例，第一液位传感器430和第二液位传感器530可以为光电水位传感器，也可以为静压式传感器，也可以为电容非接触式传感器，也可以为浮球液位传感器等多种类型的传感器，本申请并不对其进行具体限定，实际运行工况中，第一液位传感器430的设置和第二液位传感器530的设置需要考虑第一储水罐410和第二储水罐510的体积大小、氢燃料电池排水系统的成本和可靠性。为详细说明本申请的氢燃料电池排水系统的运行工况，以下围绕第一液位传感器430和第二液位传感器530均为浮球液位传感器的情况进行说明：

根据本申请的一个实施例，电堆100发生电化学反应，产生带有水气的气体并将其传输给和电堆100连接的气液分离器200，气液分离器200对电堆100传输的气体进行分离，分离出水。气液分离器200在分离出水后会在气体压力的作用下将水传输给和气液分离器200连接的三通阀300，此时三通阀300的第一端310和第二端320导通，第三端330截止，水将通过三通阀300进入和第二端320连接的第一储水罐410，由第一储水罐410对气液分离器200分离出的水进行贮存，同时第一液位传感器430开始持续监测第一储水罐410中的水位。第一液位传感器430与燃料电池控制器FCU相连，可输出第一满液信号给FCU，且第一液位传感器430输出的第一满液信号与第一电磁阀420相关，可以实现控制第一电磁阀420的导通和关闭，进一步的，当第一储水罐410的水位到达预设的高度时，第一液位传感器430监测到第一储水罐410贮存的水到达设定的阈值，第一储水罐410内部的浮球打开到预设的高度，第一液位传感器430利用浮球内部的磁铁吸引磁簧开关的节点，以输出第一满液信号给FCU，FCU识别到第一满液信号后，将触发第一电磁阀420打开，使得排水部件600利用尾排气体抽走第一储水罐410贮存的水，由排水部件600将水排出氢燃料电池排水系统，因为三通阀300也与FCU相连，因此FCU在触发第一电磁阀420打开的同时还将改变三通阀300的模式，使得三通阀300的第二端320由导通变更为截止状态，第三端330由截止变更为导通状态，改由第二储水罐510接收气液分离器200分离出的水并对其进行贮存，同时第二液位传感器530开始持续监测第二储水罐510中的水位。第二液位传感器530也与FCU相连，可输出第二满液信号给FCU，且第二液位传感器530输出的第二满液信号与第二电磁阀520相关，可以实现控制第二电磁阀520的导通和关闭，进一步的，当第二储水罐510的水位到达预设的高度时，第二液位传感器530监测到第二储水罐510贮存的水到达设定的阈值，第二储水罐510内部的浮球打开到预设的高度，第二液位传感器530利用浮球内部的磁铁吸引磁簧开关的节点，以输出第二满液信号给FCU，FCU识别到第二满液信号后，将触发第二电磁阀520打开，使得排水部件600利用尾排气体抽走第二储水罐510贮存的水并排出氢燃料电池排水系统，而FCU在触发第二电磁阀520打开的同时还将改变三通阀300和第一电磁阀420的模式，使得三通阀300的第三端330由导通变更为截止状态，第二端320由截止变更为导通状态，第一电磁阀420由导通变为截止状态，改由第一储水罐410接收气液分离器200分离出的水并对其进行贮存。第一排水支路400和第二排水支路500轮流进行贮水和排水，当第一排水支路400进行贮水时，第二排水支路500进行排水，当第一排水支路400进行排水时，第二排水支路500进行贮水，以此循环，提高了氢燃料电池排水系统的排水效率。

可以理解的是，还包括氢循环泵700，氢循环泵700的一端和气液分离器200的出气端212连接，氢循环泵700的另一端和电堆100的另一端连接，其中，气液分离器200用于分离电堆100输出的电化学反应剩余的氢气，并将分离出的氢气输出给氢循环泵700，使得氢循环泵700输出氢气给电堆100。

根据本申请的一个实施例，在氢燃料电池的运行工况中，为提高氢气的利用率，本申请还设有氢循环泵700，电堆100发生电化学反应，产生带有水气的气体并将其传输给和电堆100连接的气液分离器200，此时气体中还掺杂有电化学反应剩余的氢气，气液分离器200分离出其中的气体和水，将水传输给三通阀300，将气体传输给氢循环泵700，由氢循环泵700输出氢气给电堆100，减少了氢气的损耗。

根据本申请的另一个实施例，氢循环泵700也可以用引射器替换，引射器能够将电堆100内的氢气吸出回流，并重新与供给的氢气汇合后重新供给电堆100，来保证流量充足，达到较高的阳极计量比和防水淹效果。

参照图2，图2为根据本申请实施例的气液分离器200的结构示意图，可以理解的是，气液分离器200包括上罐体210、下罐体220和隔离层230，进气端211设于上罐体210顶部，出气端212设于上罐体210侧壁，出液端221设于下罐体220底部，隔离层230设于下罐体220和下罐体220之间，隔离层230还设有多个漏水孔，用于使得上罐体210的水到达下罐体220，并通过出液端221排出。

需要说明的是，本申请的气液分离器200的上罐体210和下罐体220之间设置有隔离层230，隔离层230和上罐体210设计为一体，常规的隔离层230由中间一圈实心部分以及周围的一圈小孔围成，这样能在收集液态水的同时避免气体的压强影响液位监测，通常的小孔的孔径为3mm，而由于本申请的气液分离器200中并没有设置液位传感器，液位传感器设置与下游的储水罐中，在一定程度上能够避免因气流的扰动影响液位传感正常工作。因此本申请的气液分离器200的隔离层230的漏水孔能够设置为更大的孔径，以使得排水更顺畅，吹扫更彻底，有效降低了低温结冰的风险。进一步的，在氢燃料电池排水系统停机吹扫阶段，FCU控制第一电磁阀420和第二电磁阀520同时打开，此时气液分离器200隔离层230的漏水孔的设计能够利于吹扫，有效避免了因吹扫不彻底而导致的低温下结冰堵塞的问题。

根据本申请的一个实施例，当电堆100发生电化学反应并将反应生成的气体传输给气液分离器200时，混合气流从气液分离器200的进气口沿着上罐体210的内壁切向进入，在离心力的作用下，气流会持续向下旋转，此时因为液相密度大于气相密度，离心力的大小不一样，液相受力更大，在撞击内壁后会在重力作用下往下，通过隔离层230的多个漏水孔进入下罐体220，通过出液口进入第一排水支路400或第二排水支路500，而经分离后相对干燥的氢气和少量氮气将通过气液分离器200的出气口进入氢循环泵700而返回电堆100的入口段，和外部输入的氢气混合后再次进入电堆100的阳极重复利用，以提高氢气的利用率。具体的是，本申请的气液分离器200分离的方式包括：重力沉降分离、折流分离、离心分离、丝网分离和微孔过滤分离等，上述的离心分离的方式只是为了更详细地说明气液分离器200的运行工况，并不构成对本申请的气液分离器200的限定。

可以理解的是，气液分离器200的出气端212还与排水部件600的一端连接，用于排出气液分离器200中的杂质。

根据本申请的一个实施例，为及时排出氢燃料电池中多余的杂质，本申请还设有杂质管路，杂质管路包括依次连接的气液分离器200和排水部件600，在氢燃料电池排水系统启动的阶段，可导通杂质管路，通过对气液分离器200进行吹扫，及时通过排水部件600排出气液分离器200中的杂质，以避免影响后续气液分离器200的运行。

可以理解的是，还包括排气阀800，排气阀800的一端和电堆100的一端连接，排气阀800的另一端与排水部件600的一端连接，排气阀800用于在三通阀300故障时排出电堆100的气体。

根据本申请的一个实施例，在正常的运行工况下，排气阀800始终处于关闭状态，当第二压力传感器120监测到电堆100输出的气体的压强超出预设的阈值时，将打开排气阀800，使得电堆100阳极输出的气体直接进入排水部件600排出。另一方面，当三通阀300故障时，也需要打开排气阀800，使得气体通过排气阀800直接进入排水部件600排出。具体的是，预设的阈值可根据氢燃料电池的实际运行工况而确定。

可以理解的是，还包括背压阀900，背压阀900的一端和电堆100的一端连接，背压阀900的另一端和排水部件600的一端连接，用于保持氢燃料电池排水系统的气压。

根据本申请的一个实施例，为便于排水部件600利用尾排抽吸第一储水罐410或第二储水罐510贮存的水，本申请还设有空气管路，包括依次连接的背压阀900和排水部件600，背压阀900的一端和电堆100的一端连接，另一端和排水部件600的一端连接，使得排水部件600能够利用背压阀900传输的气体所产生的压强差，快速抽走第一储水罐410或第二储水罐510贮存的水，并将水排出氢燃料电池排水系统。进一步的，本申请通过设置背压阀900还便于平衡氢燃料电池排水系统的气压，避免氢燃料电池排水系统因内部气压过大而无法正常运行排水。

可以理解的是，电堆100的一端设有第一压力传感器110，电堆100的另一端设有第二压力传感器120，其中，第一压力传感器110用于监测电堆100输出的气体和液体的压力，第二压力传感器120用于监测进入电堆100的气体的压力。

根据本申请的一个实施例，为时刻监测输入电堆100的氢气的压强和电堆100输出的气体的压强，本申请还设有第一压力传感器110和第二压力传感器120，第一压力传感器110设于电堆100的输入氢气的入口处，第二压力传感器120设于电堆100的输出气体的出口处。在氢燃料电池排水系统的运行工况中，第二压力传感器120将持续监测电堆100输出的气体的气压，以避免因为管路压力不稳而导致其他部件运行工况异常，当电堆100输出的气体的气压异常时，第二压力传感器120将发出警告，以使得操作人员对氢燃料电池排水系统内部的压强进行调整。同时，第一压力传感器110将持续监测电堆100入口处接受的外部输入的氢气的压强和氢循环泵700传输的氢气的压强，以避免因为氢气压力过大而导致电堆100运行工况异常，当外部输入的氢气的压强或氢循环泵700传输的氢气的压强异常时，第一压力传感器110将发出警告，以使得操作人员对压强进行调整。

可以理解的是，排水部件600为文氏管。

根据本申请的一个实施例，文氏管包括A端、B端和C端，其中文氏管的A端与背压阀900连接，文氏管的B端和外界连通，文氏管的C端和第一电磁阀420、第二电磁阀520连接。当第一排水支路400贮存的水到达预设的阈值或第二排水支路500贮存的水到达预设的阈值时，此时可直接利用尾排气体的能量排出第一排水支路400的水或第二排水支路500的水。具体的是，根据文氏管的运行原理，在高速的气体通过背压阀900流经文氏管的A端时，气流会在通过文氏管的收缩端（即缩小的过流端面）时出现流速增大的现象，气流的流量和过流端面成反比，由伯努利定理可知，流速的增加伴随着流体压力的降低，因此在文氏管的喉道附近产生低压吸附区，并在文氏管的C端快速抽走第一储水罐410或第二储水罐510内部贮存的水，并混入气流从B端排出。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池排水系统，其特征在于，包括：

循环排水管路，所述循环排水管路包括电堆、气液分离器、控制部件、至少两条排水支路和排水部件，所述电堆的一端和所述气液分离器的进气端连接，所述气液分离器的出液端通过所述控制部件和多条所述排水支路的一端连通，且所述排水支路的另一端均和所述排水部件的一端连接；

其中，所述排水支路具有贮水状态和排水状态，在一条或多条排水支路处于贮水状态时，其他排水支路处于排水状态；在一条或多条排水支路处于排水状态时，其他排水支路处于贮水状态；所述控制部件用于交替控制所述气液分离器与其中一条或多条排水支路相连通，以使得所述排水支路交替排出所述气液分离器传输的水，并将水传输给所述排水部件以将水排出。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，所述控制部件包括三通阀，所述排水支路包括第一排水支路和第二排水支路，所述三通阀的第一端和所述气液分离器的出液端连接，所述三通阀的第二端、第三端分别和所述第一排水支路的一端、所述第二排水支路的一端连接，所述第一排水支路、所述第二排水支路的另一端均和所述排水部件的一端连接；

其中，所述第一排水支路包括依次连接的第一储水罐和第一电磁阀，所述第一储水罐的一端和所述第二端连接，所述第一电磁阀的一端和所述排水部件的一端连接；所述第二排水支路包括依次连接的第二储水罐和第二电磁阀，所述第二储水罐的一端和所述第三端连接，所述二电磁阀的一端和所述排水部件的一端连接；其中，所述第一储水罐和所述第二储水罐均用于存储所述气液分离器传输的水，所述第一电磁阀用于导通以排出所述第一储水罐的水，所述第二电磁阀用于导通以排出所述第二储水罐的水。

3.根据权利要求2所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，所述第一储水罐内部还设有第一液位传感器，所述第二储水罐内部还设有第二液位传感器；其中，所述第一液位传感器用于监测所述第一储水罐内部的水位并输出第一满液信号给外部的控制器，使得所述控制器响应所述第一满液信号控制所述第一电磁阀导通，并控制所述第二端截止、所述第三端导通；所述第二液位传感器用于监测所述第二储水罐内部的水位并输出第二满液信号给所述控制器，使得所述控制器响应所述第二满液信号控制所述第二电磁阀导通，并控制所述第三端截止、所述第二端导通。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，还包括氢循环泵，所述氢循环泵的一端和所述气液分离器的出气端连接，所述氢循环泵的另一端和所述电堆的另一端连接，其中，所述气液分离器用于分离所述电堆输出的电化学反应剩余的氢气，并将分离出的氢气输出给氢循环泵，使得氢循环泵输出氢气给电堆。

5.根据权利要求4所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，所述气液分离器包括上罐体、下罐体和隔离层，所述进气端设于所述上罐体顶部，所述出气端设于所述上罐体侧壁，所述出液端设于所述下罐体底部，所述隔离层设于所述下罐体和所述下罐体之间，所述隔离层还设有多个漏水孔，用于使得所述上罐体的水到达所述下罐体，并通过所述出液端排出。

6.根据权利要求1所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，所述气液分离器的出气端还与所述排水部件的一端连接，用于排出所述气液分离器中的杂质。

7.根据权利要求2所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，还包括排气阀，所述排气阀的一端和所述电堆的一端连接，所述排气阀的另一端与所述排水部件的一端连接，所述排气阀用于在所述三通阀故障时排出所述电堆的气体。

8.根据权利要求1所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，还包括背压阀，所述背压阀的一端和所述电堆的一端连接，所述背压阀的另一端和所述排水部件的一端连接，用于保持所述氢燃料电池排水系统的气压。

9.根据权利要求1所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，所述电堆的一端设有第一压力传感器，所述电堆的另一端设有第二压力传感器，其中，所述第一压力传感器用于监测所述电堆输出的气体和液体的压力，所述第二压力传感器用于监测进入所述电堆的气体的压力。

10.根据权利要求1所述的氢燃料电池排水系统，其特征在于，所述排水部件为文氏管。