CN110336055A - 燃料电池电堆氢气回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池电堆氢气回收装置，包括电堆、输送管路、回流泵和氢气回收机构；电堆设有气体入口和气体出口，气体入口与气体出口之间通过输送管路接通，输送管路设有氢气注入口；回流泵接通于输送管路上，气体入口和氢气注入口均与回流泵的输出端连接导通；氢气回收机构设于气体出口与回流泵输入端接通的管路中；氢气回收机构包括干燥器和高分子分离罐，干燥器的输入端与气体出口连接导通，干燥器的输出端与高分子分离罐的输入端连接导通，高分子分离罐的输出端与回流泵的输入端连接导通；此方案能够实现氢气的回收利用，整个过程不存在将氢气大量排出的现象，大大提高了氢气的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池的技术领域，特别涉及一种燃料电池电堆氢气回收装置。
背景技术
目前氢燃料电堆氢气侧在氢气反应后混合了水蒸气以及部分N2、CO、CO2等气体，杂质气体增多后会影响反应效率，所以必须增加一个尾排口，将杂质气体排出电堆，目前普遍采用直接排空的方式排放尾气，在排放杂质气体的同时大量反应气体氢气也同时排放出去，使整体利用效率无法达到，浪费能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆氢气回收装置，以解决现有技术氢气利用率不高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，电堆，所述电堆设有气体入口和气体出口；输送管路，所述气体入口与所述气体出口之间通过所述输送管路接通，所述输送管路设有氢气注入口；回流泵，所述回流泵接通于所述输送管路上，所述气体入口和所述氢气注入口均与所述回流泵的输出端连接导通；以及氢气回收机构，所述氢气回收机构接通于所述输送管路上，所述氢气回收机构设于所述气体出口与所述回流泵输入端接通的管路中；所述氢气回收机构包括用于吸水的干燥器、以及用于从所述电堆排出气体中分离氢气输出的高分子分离罐，所述干燥器的输入端与所述气体出口连接导通，所述干燥器的输出端与所述高分子分离罐的输入端连接导通，所述高分子分离罐的输出端与所述回流泵的输入端连接导通。
其中，所述干燥器包括液态水去除器和气态水去除器，所述液态水去除器的输入端与所述气体出口连接导通，所述液态水去除器的输出端与所述气态水去除器的输入端连接导通，所述气态水去除器的输出端与所述高分子分离罐的输入端连接导通。
其中，所述液态水去除器包括有导气管和除水罐；所述导气管的输入端与所述气体出口连接导通，所述导气管的输出端插入至所述除水罐的内部；所述除水罐的内部用于存储除水液体，所述除水罐的输出端与所述除水罐的内部导通，所述除水罐的输出端与所述气态水去除器的输入端连接导通。
其中，所述除水罐的底部设有排水口，所述排水口设有排水阀；所述除水罐内部设有水位上限传感器和水位下限传感器，所述水位下限传感器置于所述水位上限传感器与所述除水罐底部之间；在所述水位上限传感器反映水位到达上限位置时，所述燃料电池电堆氢气回收装置控制所述排水阀打开；在所述水位下限传感器反映水位到达下限位置时，所述燃料电池电堆氢气回收装置控制所述排水阀关闭。
其中，所述气态水去除器内部设有干燥件，所述干燥件设于所述气态水去除器的输入端与所述气态水去除器的输出端之间，所述干燥件用于吸水。
其中，所述干燥件为磺酸管，所述磺酸管接通于所述气态水去除器的输入端与输出端之间。
其中，所述气态水去除器设有干空气入口和湿空气出口，所述干空气入口和所述湿空气出口均与所述气态水去除器容纳所述磺酸管的空间导通。
其中，所述高分子分离罐内部设有高分子分离膜，所述高分子分离罐设有尾气排放口，所述尾气排放口与所述高分子分离罐的内部导通。
本发明的有益效果如下：
在进行工作时，氢气将从氢气注入口输入至输送管路内，然后经气体入口进入至电堆内部进行反应，反应后的气体将从气体出口输出至干燥器进行干燥吸水，吸水后的气体再进入至高分子分离罐进行分离，此时高分子分离罐能从气体中分离氢气输出至回流泵，从而通过回流泵实现氢气的回收利用，整个过程不存在将氢气大量排出的现象，大大提高了氢气的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明燃料电池电堆氢气回收装置优选实施方式提供的结构示意图；
图2是本发明燃料电池电堆氢气回收装置优选实施方式提供的氢气回收机构结构示意图。
附图标记如下：
1、电堆；11、气体入口；12、气体出口；
2、输送管路；21、氢气注入口；
3、回流泵；
4、氢气回收机构；
41、干燥器；42、高分子分离罐；421、高分子分离膜；422、尾气排放口；
43、液态水去除器；431、导气管；432、除水罐；433、排水口；434、排水阀；435、水位上限传感器；436、水位下限传感器；
44、气态水去除器；441、磺酸管；442、干空气入口；443、湿空气出口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
从图1至图2可知，本发明实施例所述的燃料电池电堆氢气回收装置，包括，电堆1，所述电堆1设有气体入口11和气体出口12；输送管路2，所述气体入口11与所述气体出口12之间通过所述输送管路2接通，所述输送管路2设有氢气注入口21；回流泵3，所述回流泵3接通于所述输送管路2上，所述气体入口11和所述氢气注入口21均与所述回流泵3的输出端连接导通；以及氢气回收机构4，所述氢气回收机构4接通于所述输送管路2上，所述氢气回收机构4设于所述气体出口12与所述回流泵3输入端接通的管路中；所述氢气回收机构4包括用于吸水的干燥器41、以及用于从所述电堆1排出气体中分离氢气输出的高分子分离罐42，所述干燥器41的输入端与所述气体出口12连接导通，所述干燥器41的输出端与所述高分子分离罐42的输入端连接导通，所述高分子分离罐42的输出端与所述回流泵3的输入端连接导通。
在进行工作时，氢气将从氢气注入口21输入至输送管路2内，然后经气体入口11进入至电堆1内部进行反应，反应后的气体将从气体出口12输出至干燥器41进行干燥吸水，吸水后的气体再进入至高分子分离罐42进行分离，此时高分子分离罐42能从气体中分离氢气输出至回流泵3，从而通过回流泵3实现氢气的回收利用，整个过程不存在将氢气大量排出的现象，大大提高了氢气的利用率。
需要指出干燥器41的作用是干燥吸水，干燥器41可以是单纯进行液态水吸收或气态水吸收，但为了优化对气体干燥吸水的效果，对气体中的液态水和气态水均应进行去除，如图1和图2所示，一种实施方式可以是设置所述干燥器41包括液态水去除器43和气态水去除器44，所述液态水去除器43的输入端与所述气体出口12连接导通，所述液态水去除器43的输出端与所述气态水去除器44的输入端连接导通，所述气态水去除器44的输出端与所述高分子分离罐42的输入端连接导通。
在应用时，电堆1排出的气体将会先进入液态水去除器43内，以此吸收气体中的液态水，然后液态水被吸收的气体再进入气态水去除器44，以此吸收气体中的气态水，即此方式进行了两种不同的干燥吸水操作，确保了干燥吸水效果的最优化。
其中，实现液态水吸收的方式多种多样，如利用各种各样的干燥剂进行吸水，如图1和图2所示，一种优选的实施方式可以是设置所述液态水去除器43包括有导气管431和除水罐432；所述导气管431的输入端与所述气体出口12连接导通，所述导气管431的输出端插入至所述除水罐432的内部；所述除水罐432的内部用于存储除水液体，所述除水罐432的输出端与所述除水罐432的内部导通，所述除水罐432的输出端与所述气态水去除器44的输入端连接导通。
在进行应用时，将在除水罐432内部灌水，直至水能淹没导气管431的端口；当电堆1排出的气体经导气管431进入除水罐432内部后，气体中的液态水将与除水罐432中的水相结合，只有气体能够上浮并排出至除水罐432外，从而实现了液态水的去除；此方式的好处在于无需利用干燥剂，除水过程干净环保，无需消耗能源。
而随着使用时间的增长，除水罐432内部吸收的水分将越来越多，所以及时控制除水罐432内部的水量也尤为重要，如图2所示，一种优选的实施方式可以是在所述除水罐432的底部设有排水口433，所述排水口433设有排水阀434；所述除水罐432内部设有水位上限传感器435和水位下限传感器436，所述水位下限传感器436置于所述水位上限传感器435与所述除水罐432底部之间；在所述水位上限传感器435反映水位到达上限位置时，所述燃料电池电堆氢气回收装置控制所述排水阀434打开；在所述水位下限传感器436反映水位到达下限位置时，所述燃料电池电堆氢气回收装置控制所述排水阀434关闭。
在进行应用时，假若水位未到达水位上限传感器435的位置，但已经淹没了水位下限传感器436，则表明水位处于合理范围内，排水阀434将处于关闭状态；当水位已经到达水位上限传感器435所在的位置，则表明水位过高，排水阀434将会打开进行排水，直至水位已经到达水位下限传感器436所在的位置，则表明水位较低，排水阀434将关闭停止排水，通过如此反复操作，则可实现除水罐432内部的水位自动控制。
另外，实现气态水去除的方式多种多样，如利用各种各样的干燥剂进行吸水，如图2所示，一种优选的实施方式可以是在所述气态水去除器44内部设有干燥件，所述干燥件设于所述气态水去除器44的输入端与所述气态水去除器44的输出端之间，所述干燥件用于吸水。
在进行应用时，带有气态水的气体将会进入至气态水去除器44内部，通过与干燥件进行接触，干燥件将会吸收气体中的气态水，以便干燥的气体经气态水去除器44的输出端排出。
为了提高对气态水的吸收效率，如图2所示，一种优选的实施方式可以是设置所述干燥件为磺酸管441，所述磺酸管441接通于所述气态水去除器44的输入端与输出端之间。
在进行应用时，带有气态水的气体将进入磺酸管441的内部流动，气态水将在流动的过程中被磺酸管441吸收，由于磺酸管441的吸水效率较高，所以气体经磺酸管441排出时已经处于干燥状态。
需要指出，磺酸管441吸收的水分会渗透至其外表面，所以为了保证磺酸管441的吸水效果，应及时将磺酸管441吸收的水分带走，如图2所示，一种优选的实施方式可以是所述气态水去除器44设有干空气入口442和湿空气出口443，所述干空气入口442和所述湿空气出口443均与所述气态水去除器44容纳所述磺酸管441的空间导通。
在进行应用时，干空气入口442将持续往气态水去除器44的内部输入干燥空气，在干燥空气流动至磺酸管441表面时，水分将会粘附在干燥空气中，即干燥空气会带着水分从湿空气出口443排出，从而避免水分在磺酸管441的表面积聚，为磺酸管441的吸水效率提供了重要保障。
更进一步的，实现氢气分离的方式多种多样，如图2所示，一种优选的实施方式可以是所述高分子分离罐42内部设有高分子分离膜421，所述高分子分离罐42设有尾气排放口422，所述尾气排放口422与所述高分子分离罐42的内部导通。
在进行应用时，气体会与高分子分离膜421接触，由于不同气体的渗透率不同，所以高分子分离膜421能够将氢气分离送至高分子分离罐42的输出端排出，而其他气体将被高分子分离膜421分离送至尾气排放口422排出，以此实现了氢气的回收利用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，包括，
电堆，所述电堆设有气体入口和气体出口；
输送管路，所述气体入口与所述气体出口之间通过所述输送管路接通，所述输送管路设有氢气注入口；
回流泵，所述回流泵接通于所述输送管路上，所述气体入口和所述氢气注入口均与所述回流泵的输出端连接导通；
以及氢气回收机构，所述氢气回收机构接通于所述输送管路上，所述氢气回收机构设于所述气体出口与所述回流泵输入端接通的管路中；所述氢气回收机构包括用于吸水的干燥器、以及用于从所述电堆排出气体中分离氢气输出的高分子分离罐，所述干燥器的输入端与所述气体出口连接导通，所述干燥器的输出端与所述高分子分离罐的输入端连接导通，所述高分子分离罐的输出端与所述回流泵的输入端连接导通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，所述干燥器包括液态水去除器和气态水去除器，所述液态水去除器的输入端与所述气体出口连接导通，所述液态水去除器的输出端与所述气态水去除器的输入端连接导通，所述气态水去除器的输出端与所述高分子分离罐的输入端连接导通。
3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，
所述液态水去除器包括有导气管和除水罐；
所述导气管的输入端与所述气体出口连接导通，所述导气管的输出端插入至所述除水罐的内部；
所述除水罐的内部用于存储除水液体，所述除水罐的输出端与所述除水罐的内部导通，所述除水罐的输出端与所述气态水去除器的输入端连接导通。
4.根据权利要求3所述的燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，
所述除水罐的底部设有排水口，所述排水口设有排水阀；所述除水罐内部设有水位上限传感器和水位下限传感器，所述水位下限传感器置于所述水位上限传感器与所述除水罐底部之间；
在所述水位上限传感器反映水位到达上限位置时，所述燃料电池电堆氢气回收装置控制所述排水阀打开；
在所述水位下限传感器反映水位到达下限位置时，所述燃料电池电堆氢气回收装置控制所述排水阀关闭。
5.根据权利要求2所述的燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，所述气态水去除器内部设有干燥件，所述干燥件设于所述气态水去除器的输入端与所述气态水去除器的输出端之间，所述干燥件用于吸水。
6.根据权利要求5所述的燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，所述干燥件为磺酸管，所述磺酸管接通于所述气态水去除器的输入端与输出端之间。
7.根据权利要求5所述的燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，所述气态水去除器设有干空气入口和湿空气出口，所述干空气入口和所述湿空气出口均与所述气态水去除器容纳所述磺酸管的空间导通。
8.根据权利要求1所述的燃料电池电堆氢气回收装置，其特征在于，所述高分子分离罐内部设有高分子分离膜，所述高分子分离罐设有尾气排放口，所述尾气排放口与所述高分子分离罐的内部导通。
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Citations (4)
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-
2019
- 2019-05-28 CN CN201910455338.9A patent/CN110336055A/zh active Pending
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