CN110459787A - 一种氢燃料电池消氢装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氢燃料电池技术领域，公开了一种氢燃料电池消氢装置，包括壳体，所述壳体的内部分割有相连通的空气混合腔和催化消氢腔，所述空气混合腔的侧壁上设有混合气进口及氢气进口管，所述催化消氢腔的内部设有消氢机构，所述消氢机构包括用于催化氢气氧化的催化器，所述催化消氢腔的侧壁设有出料口。本发明通过在空气混合腔设置混合气进口及氢气进口管，应急电源系统非工作状态及工作状态下混合气进入壳体，然后混合气或尾排气进入消氢机构，经过催化器催化消氢后的气体及消氢产生的水从出料口排出，大大降低了封闭空间氢气的浓度，消除了应急电源系统中储氢系统氢气泄露及氢气尾排对封闭空间安全性的影响，提高了安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，特别是涉及一种氢燃料电池消氢装置。
背景技术
氢燃料电池作为极具发展前途的新动力电源，在应急电源中应用非常广泛。然而，由于应急电源系统包含高压储氢系统，在非工作状态下储氢系统会发生轻微的氢气泄漏；在工作状态下，燃料电池系统氢气出口侧需要间歇性排放废气以保证电堆性能，这部分废气包含氮气、氢气、氧气、水汽，氢气浓度约2％。由于氢气是易燃易爆气体，在使用过程中的安全性问题尤为严峻，因此相关技术中设计了储氢系统、氢气尾排装置的氢气浓度检测及报警系统，当氢气浓度检测装置检测到储氢系统中氢气发生泄漏或氢气尾排装置氢气排放量超标时，报警系统会进行报警，提示用户封闭空间内氢气浓度超标。但是用户获取氢气浓度超标的信息后，也无法对泄漏的氢气进行进一步处理，导致泄漏的氢气在封闭空间内继续积聚，积聚的氢气可能会引发爆炸，故而很有必要对封闭空间内的氢气进行消氢处理。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种氢燃料电池消氢装置，消除应急电源系统中储氢系统氢气泄露及氢气尾排对封闭空间安全性的影响，提高安全系数。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种氢燃料电池消氢装置，包括壳体，所述壳体的内部分割有相连通的空气混合腔和催化消氢腔，所述空气混合腔的侧壁上设有混合气进口及氢气进口管，所述催化消氢腔的内部设有消氢机构，所述消氢机构包括用于催化氢气氧化的催化器，所述催化消氢腔的侧壁设有出料口。
优选地，所述壳体通过分隔板分割成所述空气混合腔和催化消氢腔，所述分隔板上均布有若干连通孔。
优选地，所述连通孔的直径为8-15毫米。
优选地，所述消氢机构还包括机构本体，所述机构本体的内部分割有至少两个消氢室，每个所述消氢室内均设有所述催化器。
优选地，所述催化器包括催化器本体和贴合在所述催化器本体表面的电加热片，所述催化器本体上均布有若干贯通的通孔，所述通孔及所述催化器本体未贴合所述电加热片的表面均涂设有消氢催化剂。
优选地，所述催化器内设有温度传感器。
优选地，所述空气混合腔的内部对应所述混合气进口设有风机。
优选地，所述壳体的内部设有封闭的电器腔，所述电器腔内设有分别用于控制所述风机及所述催化器的第一继电器和第二继电器。
优选地，所述风机与所述催化消氢腔的间距为7-10厘米。
优选地，所述空气混合腔设置在所述壳体的上端，所述电器腔及所述催化消氢腔设置在所述壳体的下端，且所述电器腔及所述催化消氢腔并列设置。
本发明实施例一种氢燃料电池消氢装置与现有技术相比，其有益效果在于：通过在空气混合腔设置混合气进口及氢气进口管，应急电源系统非工作状态下发生氢气泄漏时的混合气将从混合气进口进入壳体；工作状态下尾排氢气从氢气进口管进入壳体，然后混合气或尾排气进入消氢机构，经过催化器催化消氢后的气体及消氢产生的水从出料口排出，大大降低了封闭空间氢气的浓度，消除了应急电源系统中储氢系统氢气泄露及氢气尾排对封闭空间安全性的影响，提高了安全系数。本发明结构简单，使用效果好，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的氢燃料电池消氢装置的剖视图。
图2为本发明的氢燃料电池消氢装置的消氢机构示意图。
图3为本发明的氢燃料电池消氢装置的催化器的结构示意图。
其中：1-壳体，11-空气混合腔，12-催化消氢腔，13-混合气进口，14-氢气进口管，15-出料口，16-电器腔，2-消氢机构，21-催化器，211-催化器本体，212-电加热片，213-通孔，22-机构本体，221-消氢室，3-分隔板，31-连通孔，4-风机，5-第一继电器，6-第二继电器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-2所示，本发明实施例优选实施例的一种氢燃料电池消氢装置，包括壳体1，所述壳体1的内部分割有相连通的空气混合腔11和催化消氢腔12，所述空气混合腔11的侧壁上设有混合气进口13及氢气进口管14，所述催化消氢腔12的内部设有消氢机构2，所述消氢机构2包括用于催化氢气氧化的催化器21，所述催化消氢腔12的侧壁设有出料口15。
需要说明的是，上述所述的侧壁应理解为包括上侧、下侧、左侧、右侧、前侧及后侧的任意侧的侧壁。
基于上述技术特征的氢燃料电池消氢装置，通过在空气混合腔11设置混合气进口13及氢气进口管14，应急电源系统非工作状态下发生氢气泄漏时的混合气将从混合气进口13进入壳体1；工作状态下尾排氢气从氢气进口管14进入壳体1，然后混合气或尾排气进入消氢机构2，经过催化器21催化消氢后的气体及消氢产生的水从出料口15排出，大大降低了封闭空间氢气的浓度，消除了应急电源系统中储氢系统氢气泄露及氢气尾排对封闭空间安全性的影响，提高了安全系数。本发明结构简单，使用效果好，易于推广使用。
本实施例中，所述壳体1通过分隔板3分割成所述空气混合腔11和催化消氢腔12，所述分隔板3上均布有若干连通孔31，所述连通孔31的直径为8-15毫米。较佳地，所述连通孔31的直径为10毫米。通过设置所述分隔板3，并在所述分隔板3上均设所述连通孔31，保证了在所述空气混合腔11内的混合气能够均匀进入所述催化消氢腔12进行消氢，提高了消氢效果。
请参阅附图3，本实施例中，所述消氢机构2还包括机构本体22，所述机构本体22的内部分割有至少两个消氢室221，较佳地，所述消氢室221为四个。每个所述消氢室221内均设有所述催化器21。所述催化器21包括催化器本体211和贴合在所述催化器本体211表面的电加热片212。较佳地，所述电加热片212为相对设置的两个。所述催化器本体211上均布有若干贯通的通孔213，所述通孔213及所述催化器本体211未贴合所述电加热片212的表面均涂设有消氢催化剂。工作时，所述电加热片212启动，将所述催化器本体211上的消氢催化剂加热到工作温度，然后混合气中的氢气在消氢催化剂的作用下生成水，并释放热量，这部分热量可以将混合气加热，使得所述催化消氢腔12的温度保持在工作温度。
同时，由于消氢产生的热量能够保证消氢温度，所以为避免这种情况下所述电加热片212继续工作浪费能耗，所述催化器21内设有温度传感器(图中未标出)，当所述催化器21的温度达到工作温度之后所述温度传感器控制所述电加热片212停止工作；当所述催化器21的温度达不到理想工作温度时所述温度传感器控制所述电加热片212加热。
本实施例中，所述空气混合腔11的内部对应所述混合气进口13设有风机4，所述风机4可变速调节，所述风机4与所述催化消氢腔12的间距为7-10厘米，优选为7厘米。从而更好地控制进气量，保证消氢效果。
本实施例中，所述壳体1的内部设有封闭的电器腔16，所述电器腔16内设有分别用于控制所述风机4及所述催化器21的第一继电器5和第二继电器6。具体地，所述第二继电器6电连接所述电加热片212，在所述温度传感器的作用下，控制所述电加热片212的开启与关闭。
本实施例中，所述壳体1为方形结构，所述空气混合腔11设置在所述壳体1的上端，较佳地，所述风机4设置在所述空气混合腔11的上侧壁。所述电器腔16及所述催化消氢腔12设置在所述壳体1的下端，且所述电器腔16及所述催化消氢腔12并列设置。
本发明的工作过程包括应急电源系统非工作状态和工作状态，分别为：
非工作状态工作过程：该工作状态下，高压储氢系统在微量泄漏，为保证使用区域的安全，将本发明的催化消氢装置与高压储氢系统设置在一个区域内，并在此区域安装氢气浓度传感器。当氢气浓度传感器检测到区域内氢气浓度超过1％时，所述第一继电器5及第二继电器6分别控制所述风机4及电加热片212通电，电加热片212将所述催化器本体211加热至工作温度，所述风机4根据密闭空间内氢气浓度调节转速。当混合气体进入所述催化消氢腔12后，经过催化反应后生成水和热量，这部分热量可以将混合气加热至工作温度，从而使所述催化消氢腔12的温度保持在工作区间，此时所述第二继电器6将所述电加热片212断开，终止加热所述催化器21。当封闭空间内氢浓度降低至0.1％以下后，所述风机4的转速逐步降低，直至所述催化器21的温度降至40℃后停止运转。
工作状态工作过程：该状态下燃料电池系统会存在间歇性的氢气排放，当燃料电池启动后，所述第一继电器5及第二继电器6分别控制所述风机4及电加热片212通电，电加热片212将所述催化器本体211加热至工作温度，尾排氢气通过氢气进口管14路进入所述空气混合腔11，与所述风机4泵入的空气充分混合，混合后氢气浓度达到1.5±0.3％后进入所述催化消氢腔12。混合气体经过催化反应后生成水和热量，这部分热量恰好可以将混合气体加热至工作温度，从而使所述催化消氢腔12的温度保持在工作区间，最终流出催化消氢装置的氢气浓度≤0.27％。此时所述第二继电器6将所述电加热片212断开，终止加热所述催化器21。当燃料电池系统停止工作后，所述风机4的转速逐步降低，直至所述催化器21的温度降至40℃后停止运转。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种氢燃料电池消氢装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体的内部分割有相连通的空气混合腔和催化消氢腔，所述空气混合腔的侧壁上设有混合气进口及氢气进口管，所述催化消氢腔的内部设有消氢机构，所述消氢机构包括用于催化氢气氧化的催化器，所述催化消氢腔的侧壁设有出料口。
2.如权利要求1所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述壳体通过分隔板分割成所述空气混合腔和催化消氢腔，所述分隔板上均布有若干连通孔。
3.如权利要求2所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述连通孔的直径为8-15毫米。
4.如权利要求1所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述消氢机构还包括机构本体，所述机构本体的内部分割有至少两个消氢室，每个所述消氢室内均设有所述催化器。
5.如权利要求1所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述催化器包括催化器本体和贴合在所述催化器本体表面的电加热片，所述催化器本体上均布有若干贯通的通孔，所述通孔及所述催化器本体未贴合所述电加热片的表面均涂设有消氢催化剂。
6.如权利要求1-5任一项所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述催化器内设有温度传感器。
7.如权利要求1-5任一项所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述空气混合腔的内部对应所述混合气进口设有风机。
8.如权利要求7所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述壳体的内部设有封闭的电器腔，所述电器腔内设有分别用于控制所述风机及所述催化器的第一继电器和第二继电器。
9.如权利要求7任一项所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述风机与所述催化消氢腔的间距为7-10厘米。
10.如权利要求7所述的氢燃料电池消氢装置，其特征在于：所述空气混合腔设置在所述壳体的上端，所述电器腔及所述催化消氢腔设置在所述壳体的下端，且所述电器腔及所述催化消氢腔并列设置。
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