CN109004252A - 一种氢能尾气处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢能尾气处理装置，其包括第一输入管道、安装于第一输入管道上的电磁阀及连通所述第一输入管道的自呼吸燃料小电池，还包括通过所述第一输入管道连通所述呼吸燃料小电池的稀释块，所述稀释块包括用于稀释氢气的主体、位于所述主体一侧边的第一进气口和第二进气口、位于所述主体另一侧边的排气口及位于所述主体的底部的排水口，所述氢能尾气处理装置还包括用于输入空气的第二输入管道，稀释块的第一进气口连通第一输入管道，第二输入管道连通稀释块的第二进气口。有益效果在于起到了对尾排氢气二次发电回收再利用的同时，降低了尾排氢气直接排放到大气，有效的减小污染。
Description
技术领域
本发明属于尾气处理装置技术领域，具体涉及一种氢能尾气处理装置。
背景技术
氢氧燃料电池是一种把空气中的氧气和氢气进行氧化还原反应的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于氢氧燃料电池是通过电化学反应把氢气的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，氢氧燃料电池用氢气和氧气作为同时没有机械传动部件，故没有噪音污染。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，氢氧燃料电池是最有发展前途的发电技术之一，如今被人类用于新能源汽车开发的重要技术之一。
氢氧燃料电池理论上可在接近100％的热效率下运行，具有很高的经济性。目前实际运行的各种燃料电池，包括氢氧燃料电池，由于种种技术因素的限制，再考虑整个装置系统的耗能，总的转换效率多在45％～60％范围内，丰田公司电堆内部流程采用3D细化网格技术，公布的数据，转换效率达70％，远高于传统燃油车转换效率。未参加反应的氢气随尾气被排放掉，氢气的排放会造成多方面的污染，尤其安全性，其爆炸体积浓度4.1％～74.2％，具有极其的危险性。因此，在合理利用氢气给人类带来的便利之处时，要重点考虑其使用的安全性。
现有燃料电池端板的专利中，中国专利CN105799537揭露了一种燃料电池汽车尾气处理装置，该装置采用稀释法将氢气稀释，低于标准排放浓度后再外排，具体为采用氢气管道和空气管道，将氢气和空气在筒体内混合，其适用场合仅限为汽车，虽然解决了氢气排入大气中易燃易爆的问题，但其排放的氢气仍然没有处理，流放到大气层中，对环境尤其臭氧层存在污染和破坏；中国专利CN101409353揭露了一种燃料电池汽车氢气安全排放用尾气处理方法，该专利也是采用稀释法将氢气与空气混合，低于标准排放浓度后再外排，不同的是，所使用的手段不同于上述专利，同样没有根本解决氢气到大气层中；专利公开号第CN102842729号提出了一种质子交换膜燃料电池尾气处理装置，该装置采用催化剂的圆筒装置，圆筒内设有开孔的隔板，将氢气和空气进行反应生成水，该技术一定程度上解决了尾排氢气，但是使用催化剂将氢气和空气反应生成水，成本高，寿命短，反应的热量需要散热风扇再次耗能处理，最终排放的氢气没有氢气浓度检测功能，该未反应的氢气，遇到空气不流通的地方仍然会聚集造成爆炸危险。
因此，有必要提供一种新的尾气处理装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种的本发明的目的是提供一种氢能尾气处理装置，以降低尾排氢气直接排放，有效的减小污染。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢能尾气处理装置，其包括第一输入管道、安装于第一输入管道上的电磁阀及连通所述第一输入管道的自呼吸燃料小电池，还包括通过所述第一输入管道连通所述呼吸燃料小电池的稀释块，所述稀释块包括用于稀释氢气的主体、位于所述主体一侧边的第一进气口和第二进气口、位于所述主体另一侧边的排气口及位于所述主体的底部的排水口，所述氢能尾气处理装置还包括用于输入空气的第二输入管道，稀释块的第一进气口连通第一输入管道，第二输入管道连通稀释块的第二进气口。
优选的，所述自呼吸燃料小电池具有位于其左侧面上方的氢气进气口、位于中间的蜂窝状若干通孔、及位于右侧面下方的氢气排气口。
优选的，所述稀释块与自呼吸燃料小电池之间还安装有阻火器。
优选的，所述稀释块的主体包括自其底部向上延伸围设而成的四个侧边及与底部相对的顶部，所述底部、所述侧边与所述顶部共同形成密封腔，所述密封腔内形成S型流槽，所述S型流槽连通所述第一进气口、所述第二进气口与所述排气口，所述排水口贯穿所述底部连通S型流槽。
优选的，所述S型流槽通过若干隔板而形成，自所述主体的第一个侧边向相对的第二个侧边延伸形成多个相互间隔一段距离的第一隔板，自所述第二个侧边向所述第一侧边延伸形成多个相互间隔一段距离的第二隔板，所述第一隔板与第二隔板相互交叉。
优选的，所述氢能尾气处理装置还具有分别连通所述稀释块且用于排放尾气的第一输出管道与位于稀释块下方且用于排放水的第二输出管道，所述第一输出管道上安装有电磁阀、位于所述电磁阀后方的氢气浓度检测仪；所述第二输出管道上安装有排水阀，一液位传感器连接所述稀释块与第二输出管道。
优选的，位于所述稀释块前方的第二输入管道上还安装有单向阀。
与现有技术相比，本发明氢能尾气处理装置的有益效果是：采用自呼吸燃料小电池进行一级耗氢处理，即尾排氢气与空气直接进行氧化还原反应发电，一次尾排氢气处理率＞80％，剩余少部分二次尾排氢气，再采用回流隔板与空气稀释法进行二级处理。采用自呼吸燃料小电池进行一级耗氢处理过程中，达到了对尾排氢气二次发电回收再利用的同时，降低了尾排氢气直接排放到大气中去，有效的减小污染，另外通过二次稀释法，将二次尾排氢气稀释，通过氢气浓度检测仪监测，确保体氢气积浓度低于爆炸极限4％，再排放到外界中，具有对氢气利用率高，安全可靠，实用性强，处理速度快，稳定性好，便于维护等特点。
附图说明
图1为本发明氢能尾气处理装置的结构示意图；
图2为图1所示氢能尾气处理装置的自呼吸燃料小电池的立体结构示意图；
图3为图1所示氢能尾气处理装置的稀释块立体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图3，本发明提供一种氢能尾气处理装置，其包括第一输入管道20、安装于第一输入管道20上的电磁阀10、连通第一输入管道20的自呼吸燃料小电池11及通过第一输入管道20连自呼吸燃料小电池11的稀释块13，稀释块13与自呼吸燃料小电池11之间还安装有阻火器12。该氢能尾气处理装置还包括第二输入管道30，第二输入管道30连通稀释块13，位于稀释块13前方的第二输入管道30上还安装有单向阀14。
该氢能尾气处理装置还具有分别连通稀释块13且用于排放尾气的第一输出管道40与位于稀释块13下方且用于排放水的第二输出管道50，第一输出管道40上安装有电磁阀15、位于电磁阀15后方的氢气浓度检测仪16；第二输出管道50上安装有排水阀17，一液位传感器18连接稀释块13与第二输出管道50。
如图2所示，自呼吸燃料小电池11具有位于其左侧面上方的氢气进气口11a、位于中间位置的蜂窝状若干通孔11b、位于右侧面下方的氢气排气口11c。具体为，氢气进气口11a、氢气排气口11c均与第一输入管道20连接。
如图3所示，稀释块13包括用于稀释氢气的主体13f、位于主体13f一侧边的第一进气口13a和第二进气口13b、位于主体13f另一侧边的排气口13d及位于主体13f的底部131的排水口13e。主体13f包括呈矩形结构，包括自其底部131向上延伸围设而成的四个侧边132及与底部相对的顶部(未图示)，底部131、侧边132与顶部共同形成密封腔130。密封腔130内形成S型流槽134，S型流槽134连通一进气口13a、第二进气口13b与排气口13d，排水口13e贯穿底部131连通S型流槽134。本实施例，通过若干隔板13c形成S型流槽134。
具体的，自其中第一个侧边1321向相对的第二个侧边1322延伸形成多个相互间隔一段距离的第一隔板135，第二个侧边1322项第一侧边1321延伸形成多个相互间隔一段距离的第二隔板136，第一隔板135与第二隔板136相互交叉，形成S型流槽134。
工作时，电磁阀10和电磁阀15打开；燃料电堆未反应完全的氢气，即一次尾排氢气通过第一输入管道20进入自呼吸燃料小电池11中，外界空气充满自呼吸燃料小电池11蜂窝状通孔中，通过自呼吸燃料小电池11内部的隔离膜和碳纸等辅助进行氧化还原反应，形成燃料电池系统二次发电，该过程对尾排氢气消耗量＞80％；在自呼吸燃料小电池11中未反应完的少量二次尾排氢气，通过阻火器12和管道进入稀释块13中，同时另一侧燃料电堆尾排空气通过第二输入管道30与单向阀14进入稀释块13中；进入稀释块13中的二次尾排氢气和燃料电堆尾排空气，通过稀释块13内的S型流槽134，进行充分混合，通过本稀释块13对二次尾排氢气稀释，然后与氢气通过隔板13c形成的S型流槽134进行充分混合，最后通过排气口13d排出。可以确保氢气低于爆炸极限4％体积浓度，安全的排放外界中。
通过稀释块13内部的液位传感器18监测，开启稀释块底部排水阀17，排掉稀释块13积水。通过采用自呼吸燃料小电池11进行一次尾排氢气再利用，至少提高了10个点的能量转换效率，进行二次发电，有效的减小污染，具有安全可靠，实用性强，处理速度快，稳定性高等特点。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种氢能尾气处理装置，其包括第一输入管道、安装于第一输入管道上的电磁阀及连通所述第一输入管道的自呼吸燃料小电池，其特征在于：还包括通过所述第一输入管道连通所述呼吸燃料小电池的稀释块，所述稀释块包括用于稀释氢气的主体、位于所述主体一侧边的第一进气口和第二进气口、位于所述主体另一侧边的排气口及位于所述主体的底部的排水口，所述氢能尾气处理装置还包括用于输入空气的第二输入管道，稀释块的第一进气口连通第一输入管道，第二输入管道连通稀释块的第二进气口。
2.如权利要求1所述的氢能尾气处理装置，其特征在于：所述自呼吸燃料小电池具有位于其左侧面上方的氢气进气口、位于中间的蜂窝状若干通孔、及位于右侧面下方的氢气排气口。
3.如权利要求1所述的氢能尾气处理装置，其特征在于：所述稀释块与自呼吸燃料小电池之间还安装有阻火器。
4.如权利要求1所述的氢能尾气处理装置，其特征在于：所述稀释块的主体包括自其底部向上延伸围设而成的四个侧边及与底部相对的顶部，所述底部、所述侧边与所述顶部共同形成密封腔，所述密封腔内形成S型流槽，所述S型流槽连通所述第一进气口、所述第二进气口与所述排气口，所述排水口贯穿所述底部连通S型流槽。
5.如权利要求4所述的氢能尾气处理装置，其特征在于：所述S型流槽通过若干隔板而形成，自所述主体的第一个侧边向相对的第二个侧边延伸形成多个相互间隔一段距离的第一隔板，自所述第二个侧边向所述第一侧边延伸形成多个相互间隔一段距离的第二隔板，所述第一隔板与第二隔板相互交叉。
6.如权利要求4所述的氢能尾气处理装置，其特征在于：所述氢能尾气处理装置还具有分别连通所述稀释块且用于排放尾气的第一输出管道与位于稀释块下方且用于排放水的第二输出管道，所述第一输出管道上安装有电磁阀、位于所述电磁阀后方的氢气浓度检测仪；所述第二输出管道上安装有排水阀，一液位传感器连接所述稀释块与第二输出管道。
7.如权利要求1所述的氢能尾气处理装置，其特征在于：位于所述稀释块前方的第二输入管道上还安装有单向阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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