CN107441835A - 一种燃料电池发电系统空气过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池发电系统空气过滤器，包括可拆卸连接的上壳体和下壳体，上壳体和下壳体之间通过导流支架连通，导流支架的上端为进气口，导流支架的下端周缘设有一圈均匀分布的出气口，进气口和出气口相通，导流支架的上方设有物理过滤层，物理过滤的出气面与导流支架的进气口相通，导流支架的下方设有化学过滤层，化学过滤层包括外侧进气面和位于化学过滤层中心的内侧出气面，外侧进气面与导流支架的出气口相通。本发明结构合理，能有效除去空气中的颗粒及有害气体，增加燃料电池的寿命，进气均匀，化学介质充分利用，过滤效果好，利用消音孔将声能转换为热能，从而使噪音衰减，减少环境污染，尤其适用于大型的燃料电池发电系统。

Description

一种燃料电池发电系统空气过滤器
技术领域
本发明属于过滤器技术领域，特别是涉及一种燃料电池发电系统空气过滤器。
背景技术
随着社会经济的发展，能源危机和环境污染日益加剧。为了解决这些问题开发使用替代新能源汽车正受到越来越多的关注。在所有的新能源汽车中，燃料电池汽车，以工作温度低、能源转化效率高、环境友好等突出的优越性，受到各国政府和科技人员的青睐。
目前，多数燃料电池采用空气作为氧化剂，通过氢气与氧气的电化学反应产生能量驱动燃料电池汽车行驶，但是，研究表明，空气中的颗粒物以及有害气体(如一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、氮气等)会降低燃料电池的性能，使电极催化剂中毒，燃料电池的电动势降低，影响燃料电池的寿命。特别是对于燃料电池汽车而言，受到传统内燃机汽车排放的污染物的影响尤为严重，因此有必要设计合理的空气过滤器，消除空气中的颗粒物以及有害气体对车用燃料电池的影响，延长车用燃料电池的使用寿命，提高燃料电池的经济型。
传统燃料电池选用的空气过滤器只能除去空气中的颗粒物，防止其对燃料电池的磨损及堵塞，而不能去除空气中的有害气体。因此传统的空气过滤器不能满足燃料电池系统的要求。
另外，由于动力源的改变，燃料电池汽车的结构与传统汽车有很大的不同，其噪音振动源也发生根本的改变。因为增加了空气过滤器，进气的阻力也会增加，为了满足燃料电池电化学反应所需的氧气量，要求燃料汽车携带如压缩机之类的增强空气流量的设备，这些设备会产生明显的噪音，在采用燃料电池作为驱动汽车行驶的过程中，从压缩机、空气过滤器之类的设备发出的声音将沿着燃料电池、空气过滤器和其他设备向外传播，对周围环境造成噪声污染。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种燃料电池发电系统空气过滤器，有效除去空气中的颗粒及有害气体，增加燃料电池的寿命，进气均匀，化学介质充分利用，过滤效果佳，消音效果好，尤其适用于大型的燃料电池发电系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种燃料电池发电系统空气过滤器，包括可拆卸连接的上壳体和下壳体，所述上壳体内设有物理过滤层，所述下壳体内设有化学过滤层；
所述上壳体和所述下壳体之间通过导流支架连通，所述导流支架的上端为进气口，所述导流支架的下端周缘设有一圈均匀分布的出气口，所述进气口和所述出气口相通，所述导流支架的上方设有所述物理过滤层，所述物理过滤的出气面与所述导流支架的所述进气口相通，所述导流支架的下方设有所述化学过滤层，所述化学过滤层包括外侧进气面和位于所述化学过滤层中心的内侧出气面，所述外侧进气面与所述导流支架的所述出气口相通，所述化学过滤层的中心设有气体消音管，所述内侧出气面和所述气体消音管相通；
所述物理过滤层沿着所述上壳体内空气流动的方向依次包括初效过滤层、中效过滤层和高效过滤层，所述化学过滤层沿着所述下壳体内空气流动的方向依次包括第一吸附层、第二吸附层、第三吸附层和高效粉尘过滤层。
进一步地说，所述上壳体的上下两端分别设有上端盖和下端盖。
进一步地说，所述初效过滤层为无纺布过滤层，所述中效过滤层和所述高效过滤层为玻璃纤维纸质过滤层。
进一步地说，所述化学过滤层为圆锥台状结构的化学过滤层。
进一步地说，所述外侧进气面与垂直方向的夹角为6-8°。
进一步地说，所述外侧进气面与所述空气过滤器内空气流动方向的夹角为0-90°。
进一步地说，所述外侧进气面和所述内侧出气面皆设有塑料网或金属网。
进一步地说，所述第一吸附层、所述第二吸附层、所述第三吸附层和所述高效粉尘过滤层之间皆设有塑料网、金属网或网布。
进一步地说，所述第一吸附层、所述第二吸附层和所述第三吸附层皆由活性炭、活性氧化铝、气凝胶、分子筛和离子交换树脂中的至少一种组成。
进一步地说，所述气体消音管为上端封闭且下端开口的结构，且所述气体消音管上均匀分布若干个消音孔。
本发明的有益效果至少具有以下几点：
一、本发明包括上壳体内的物理过滤层、下壳体内的化学过滤层和连接上壳体与下壳体的导流支架，气流经物理过滤层过滤后由导流支架导流至化学过滤层过滤，化学介质充分利用，结构合理，减少占用空间，能够除去空气中的颗粒及有害气体，增加燃料电池的寿命；
二、本发明设有导流支架，导流支架采用上端进气且下端周缘出气的结构，将气体导流至化学吸附层的外围，使化学吸附层的外侧进气面与空气过滤器内空气流动方向的夹角为0-90°，空气在过滤器中的流速均匀；
三、本发明气体消音管为上端封闭且下端开口的结构，且气体消音管上均匀分布若干个消音孔，使空气从气体消音孔进入燃料电池堆，声波与孔口相互摩擦，一部分声能转换为热能，从而使噪音衰减，减少环境污染，提高舒适度；
四、本发明的上壳体和下壳体为可拆卸连接，便于更换物理吸附层和化学吸附层，保证过滤效果，减少过滤成本；
五、本发明包括物理过滤层和化学过滤层，物理过滤层包括初效过滤层、中效过滤层和高效过滤层，初效过滤层为无纺布过滤层，可过滤空气中的大颗粒污染物，中效过滤层和高效过滤层为玻璃纤维纸质过滤层，可过滤PM2.5颗粒，化学过滤层包括第一吸附层、第二吸附层、第三吸附层和高效粉尘过滤层，第一吸附层吸附空气中的一氧化碳、二氧化碳，第二吸附层吸附空气中的二氧化硫、硫化氢，第三吸附层吸附空气中的氨气，高效粉尘过滤层用于阻挡第一吸附层、第二吸附层和第三吸附层中的颗粒材料，使空气中颗粒及有害气体的含量控制在规定的范围内，过滤效果好，增加燃料电池发电效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是本发明的导流支架的结构示意图；
图4是本发明的化学过滤层的结构示意图；
附图中各部分标记如下：
上壳体1、上端盖11、下端盖12、下壳体2、物理过滤层3、初效过滤层31、中效过滤层32、高效过滤层33、化学过滤层4、第一吸附层41、第二吸附层42、第三吸附层43、高效粉尘过滤层44、导流支架5、出气口51、导流弧面52、气体消音管6、消音孔61、外侧进气面与垂直方向的夹角α和外侧进气面与空气过滤器内空气流动方向的夹角β。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例：一种燃料电池发电系统空气过滤器，如图1-图4所示，包括可拆卸连接的上壳体1和下壳体2，所述上壳体1内设有物理过滤层3，所述下壳体2内设有化学过滤层4；
所述上壳体1和所述下壳体2之间通过导流支架5连通，所述导流支架5的上端为进气口，所述导流支架5的下端周缘设有一圈均匀分布的出气口51，所述进气口和所述出气口51相通，所述导流支架5的上方设有所述物理过滤层3，所述物理过滤的出气面与所述导流支架5的所述进气口相通，所述导流支架5的下方设有所述化学过滤层4，所述化学过滤层4包括外侧进气面和位于所述化学过滤层4中心的内侧出气面，所述外侧进气面与所述导流支架5的所述出气口51相通，所述化学过滤层4的中心设有气体消音管6，所述内侧出气面和所述气体消音管6相通；
所述物理过滤层3沿着所述上壳体1内空气流动的方向依次包括初效过滤层31、中效过滤层32和高效过滤层33，所述化学过滤层4沿着所述下壳体2内空气流动的方向依次包括第一吸附层41、第二吸附层42、第三吸附层43和高效粉尘过滤层44。
所述上壳体1的上下两端分别设有上端盖11和下端盖12。
所述初效过滤层31为无纺布过滤层，所述中效过滤层32和所述高效过滤层33为玻璃纤维纸质过滤层。
所述化学过滤层4为圆锥台状结构的化学过滤层。
所述外侧进气面与垂直方向的夹角α为6-8°。
所述外侧进气面与所述空气过滤器内空气流动方向的夹角β为0-90°。
本实施例中，所述导流支架5的中心向上凸起形成导流弧面52。
所述外侧进气面和所述内侧出气面皆设有塑料网或金属网。
所述第一吸附层41、所述第二吸附层42、所述第三吸附层43和所述高效粉尘过滤层44之间皆设有塑料网、金属网或网布。
所述第一吸附层41、所述第二吸附层42和所述第三吸附层43皆由活性炭、活性氧化铝、气凝胶、分子筛和离子交换树脂中的至少一种组成。
所述气体消音管6为上端封闭且下端开口的结构，且所述气体消音管6上均匀分布若干个消音孔61。
本发明的工作原理如下：空气首先经过上壳体内的物理过滤层，物理过滤层包括初效过滤层、中效过滤层和高效过滤层，初效过滤层可过滤空气中的大颗粒的污染物，中效过滤层和高效过滤层过滤空气中的PM2.5颗粒，再经过导流支架，导流支架采用上端进气且下端周缘出气的结构，将气体导流至化学吸附层的外围，使化学吸附层的外表面与空气过滤器内空气流动方向的夹角为0-90°，空气在过滤器中的流速均匀，减少空气阻力，进气充分，再通过化学过滤层，化学过滤层包括第一吸附层、第二吸附层、第三吸附层和高效粉尘过滤层，第一吸附层吸附空气中的一氧化碳、二氧化碳，第二吸附层吸附空气中的二氧化硫、硫化氢，第三吸附层吸附空气中的氨气，高效粉尘过滤层用于阻挡第一吸附层、第二吸附层和第三吸附层中的颗粒材料，最后空气从气体消音管流入燃料电池堆，气体消音管上均匀分布若干个消音孔，声波与孔口相互摩擦，一部分声能转换为热能，从而使噪音衰减，减少环境污染，提高舒适度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：包括可拆卸连接的上壳体(1)和下壳体(2)，所述上壳体内设有物理过滤层(3)，所述下壳体内设有化学过滤层(4)；
所述上壳体和所述下壳体之间通过导流支架(5)连通，所述导流支架的上端为进气口，所述导流支架的下端周缘设有一圈均匀分布的出气口(51)，所述进气口和所述出气口相通，所述导流支架的上方设有所述物理过滤层，所述物理过滤层的出气面与所述导流支架的所述进气口相通，所述导流支架的下方设有所述化学过滤层，所述化学过滤层包括外侧进气面和位于所述化学过滤层中心的内侧出气面，所述外侧进气面与所述导流支架的所述出气口相通，所述化学过滤层的中心设有气体消音管(6)，所述内侧出气面和所述气体消音管相通；
所述物理过滤层沿着所述上壳体内空气流动的方向依次包括初效过滤层(31)、中效过滤层(32)和高效过滤层(33)，所述化学过滤层沿着所述下壳体内空气流动的方向依次包括第一吸附层(41)、第二吸附层(42)、第三吸附层(43)和高效粉尘过滤层(44)。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述上壳体的上下两端分别设有上端盖(11)和下端盖(12)。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述初效过滤层为无纺布过滤层，所述中效过滤层和所述高效过滤层为玻璃纤维纸质过滤层。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述化学过滤层为圆锥台状结构的化学过滤层。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述外侧进气面与垂直方向的夹角(α)为6-8°。
6.根据权利要求4所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述外侧进气面与所述空气过滤器内空气流动方向的夹角(β)为0-90°。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述外侧进气面和所述内侧出气面皆设有塑料网或金属网。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述第一吸附层、所述第二吸附层、所述第三吸附层和所述高效粉尘过滤层之间皆设有塑料网、金属网或网布。
9.根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述第一吸附层、所述第二吸附层和所述第三吸附层皆由活性炭、活性氧化铝、气凝胶、分子筛和离子交换树脂中的至少一种组成。
10.根据权利要求1所述的一种燃料电池发电系统空气过滤器，其特征在于：所述气体消音管为上端封闭且下端开口的结构，且所述气体消音管上均匀分布若干个消音孔(61)。
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