本发明属于燃料电池，具体涉及一种燃料电池膨胀机用的气水分离器。
背景技术：
1、燃料电池系统中，电堆具有氢气端和空气端，氢气端的阳极尾排混合气中还有大量的氢气，所以一般都是分离出氢气后再循环通入到电堆中。而空气端的阴极尾排混合气中主要是被消耗掉部分氧气后的空气，成分本身回收价值不大，所以一般会直接排到大气中。但是，空气端的尾排管排放的尾气含有热能与动能，目前有部分技术开始回收利用阴极的尾气，但是尾气中含有大量的水及杂质导致能量无法正常回收。
2、比如，公开号为cn118336023a的发明申请公开了一种带有废气能量回收结构的氢燃料电池空气供应系统，所述空气流量计与膨胀机通过空气流量计接头管连接；所述膨胀机出口与空气中冷器入口通过膨胀机出口管连接；所述空气中冷器出口与空气增湿器进口通过中冷器出口接头连接；所述空气主路节气门安装至空气增湿器右侧出口处；所述旁通路节气门通过旁通节气门转接安装至空气增湿器左侧出口处。该现有技术中对气水分离器本身的内部结构没有进行改进。
3、再比如，公开号为cn115463482a的发明申请公开了一种燃料电池用气水分离器，包括壳体，所述壳体沿流向设置依次相通的气水进口、分流室、分流器和出气口，所述分流室内设置至少两个相同的分水器，所述分水器沿流向末端均与所述分流器相通，所述分流器沿流向末端与所述出气口相通，以减弱气水进口流体的冲击；该种设计对腔体件数的增减，来匹配不同流量工况的使用场景，适用于高低功率工况，从而避免单一结构的气水分离器气水分离效果受限、下游膨胀机寿命折损。该现有技术中气水分离器通过内部结构的改进来增大气液分离效率，但气水分离器内部空腔中的结构过于复杂，增加了制造的难度和成分。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种燃料电池膨胀机用的气水分离器。
2、本发明首先提供了一种燃料电池膨胀机用的气水分离器，包括气水分离器本体，所述气水分离器本体具有内腔，所述气水分离器本体具有用于连接电堆空气尾排口的进口、用于排出经过分离后的空气到膨胀机的排气口、用于排水的排水口，所述进口设于所述气水分离器本体的侧面上部，所述内腔在衔接所述进口的部分具有渐开线形式的导流区。
3、优选的，所述气水分离器本体包括上壳体和下壳体，所述进口位于上壳体的侧面上部，所述排气口位于上壳体的顶面，所述排水口位于下壳体的底面。将所述气水分离器本体设计为由上壳体和下壳体组合装配的结构，使得上壳体和下壳体各自制备较为简单，上壳体和下壳体两部分之间可以通过螺栓进行固定，安装拆卸均较为方便，可定制化设计，灵活性高。
4、更优选的，所述进口处设有连接头，所述连接头通过螺栓与所述上壳体固定，所述连接头朝外的一端用于连接电堆空气尾排口。
5、更优选的，所述内腔主体为圆柱形，并且所述上壳体处内腔的上部侧壁通过向外扩张形成所述具有渐开线形式的导流区；所述导流区的入口端向外延伸形成凸出于所述内腔侧壁的导流通道，所述进口设于所述导流通道的端部。
6、优选的，所述排气口设有用于对排出空气进行过滤的过滤网。更优选的，所述过滤网中过滤孔的直径为0.05～0.2mm。最优选的，所述过滤网中过滤孔的直径为0.1mm。通过对所述排气口进行过滤设计，增加过滤网，可以有效防止杂质、冰渣进入膨胀机，提高膨胀机寿命，且系统可以减少一个背压阀的使用。过滤网直径比较小，流阻大，可以过滤冰渣和杂质。在低温的时候如果没有过滤网，则水分内部存在冰渣，此时需要在水分的后端增加一个背压阀(节气门)用来破冰，有了过滤网后，冰渣进不了膨胀机，也就不需要增加背压阀(节气门)了。
7、优选的，所述排水口处设有排水阀。更优选的，所述排水阀为具有加热功能的加热排水阀。排水阀用于在分离的水积累一定量后打开以排出水。增加加热功能以便在低温时使用，低温时可有效防止腔内结冰。
8、优选的，所述排气口处具有向内延伸形成的排气管，排气管底面具有气体入口，所述气体入口伸入到所述导流区的下方。通过将排气管底面的气体入口伸入到所述导流区的下方，使得进入所述气水分离器本体的内腔中的气体需要先经过了导流区的气水分离后，气体才能来到所述气体入口处，并通过所述排气管从所述排气口排出所述气水分离器本体的内腔，避免未经过气水分离的气体就从所述排气口排出。
9、更优选的，所述排气口位于所述气水分离器本体的顶部中间区域。更优选的，所述气体入口为内径从上到下逐渐增大的喇叭口形状。喇叭口形状的设计可有效提高进气量，提高回收效率。
10、本发明还提供了一种燃料电池系统，包括电堆，所述电堆具有进空气口和空气尾排口，所述进空气口具有进空气管路，进空气管路上设有膨胀机，所述膨胀机具有压缩端和膨胀端，压缩端的叶轮与膨胀端的叶轮共轴设置，所述燃料电池系统还包括所述气水分离器，所述气水分离器的进口连接所述空气尾排口，所述气水分离器的排气口连接所述膨胀机的膨胀端。
11、本发明还提供了一种燃料电池循环进空气的方法，使用所述燃料电池系统；
12、从所述电堆的空气尾排口出来的尾排空气进入所述气水分离器，将尾排空气中的水分分离掉后的空气从所述排气口进入膨胀机的膨胀端，并驱动膨胀端的叶轮转动，膨胀端的叶轮转动带动同轴设置的压缩端的叶轮转动，回收尾排空气的能量。
13、本发明气水分离器中通过对内腔衔接所述进口部分处的结构进行特殊设计，设计为具有渐开线形式的导流区，让高速通入气水分离器的气体进行旋转，产生离心力，达到气水分离的效果。在不增加能耗的情况下保证气体旋转，提高气水分离效果。同时，气水分离器内腔的结构设计简洁，不需要复杂的结构设计，制造难度相对较低。
1.一种燃料电池膨胀机用的气水分离器，包括气水分离器本体，所述气水分离器本体具有内腔，所述气水分离器本体具有用于连接电堆空气尾排口的进口、用于排出经过分离后的空气到膨胀机的排气口、用于排水的排水口，其特征在于，所述进口设于所述气水分离器本体的侧面上部，所述内腔在衔接所述进口的部分具有渐开线形式的导流区。
2.根据权利要求1所述燃料电池膨胀机用的气水分离器，其特征在于，所述气水分离器本体包括上壳体和下壳体，所述进口位于上壳体的侧面上部，所述排气口位于上壳体的顶面，所述排水口位于下壳体的底面。
3.根据权利要求2所述燃料电池膨胀机用的气水分离器，其特征在于，所述进口处设有连接头，所述连接头通过螺栓与所述上壳体固定，所述连接头朝外的一端用于连接电堆空气尾排口。
4.根据权利要求2所述燃料电池膨胀机用的气水分离器，其特征在于，所述内腔主体为圆柱形，并且所述上壳体处内腔的上部侧壁通过向外扩张形成所述具有渐开线形式的导流区；所述导流区的入口端向外延伸形成凸出于所述内腔侧壁的导流通道，所述进口设于所述导流通道的端部。
5.根据权利要求1所述燃料电池膨胀机用的气水分离器，其特征在于，所述排气口设有用于对排出空气进行过滤的过滤网。
6.根据权利要求5所述燃料电池膨胀机用的气水分离器，其特征在于，所述过滤网中过滤孔的直径为0.05～0.2mm。
7.根据权利要求1所述燃料电池膨胀机用的气水分离器，其特征在于，所述排水口处设有排水阀；所述排水阀为具有加热功能的加热排水阀。
8.根据权利要求1所述燃料电池膨胀机用的气水分离器，其特征在于，所述排气口处具有向内延伸形成的排气管，排气管底面具有气体入口，所述气体入口伸入到所述导流区的下方。
9.一种燃料电池系统，包括电堆，所述电堆具有进空气口和空气尾排口，所述进空气口具有进空气管路，进空气管路上设有膨胀机，所述膨胀机具有压缩端和膨胀端，压缩端的叶轮与膨胀端的叶轮共轴设置，其特征在于，所述燃料电池系统还包括权利要求1～8任一项所述气水分离器，所述气水分离器的进口连接所述空气尾排口，所述气水分离器的排气口连接所述膨胀机的膨胀端。
10.一种燃料电池循环进空气的方法，其特征在于，使用权利要求9所述燃料电池系统；
