CN112138538A - 一种使用催化式除氢装置的防爆系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用催化式除氢装置的防爆系统，更具体地，涉及一种使用为了有效地防止由使用氢作为燃料的车辆燃料电池或由使用氢作为燃料的车辆内燃机中泄露的5％以下的低浓度氢的累积引起的爆炸事故的催化式除氢装置的防爆系统，该除氢装置即便是对低浓度的氢也能够有效去除，从而能够事先防止氢累积。另外，使用为了防止由使用氢作为燃料的车辆燃料电池或由使用氢作为燃料的车辆内燃机中泄露的氢爆炸的催化式除氢装置的防爆系统，其特征在于，包括：传感器单元，其在设置于发动机室中的燃料电池或内燃机的上部布置；内置有催化剂的催化式除氢装置，当通过所述传感器单元检测到氢时，该催化剂催化方式通过吸入发动机室内部的流体，并对流体中含有的氢进行氧化，从而去除氢。

Description

一种使用催化式除氢装置的防爆系统

技术领域

本发明涉及一种使用催化式除氢装置的防爆系统，更具体地，涉及一种使用为了有效地防止由使用氢作为燃料的车辆燃料电池或由使用氢作为燃料的车辆内燃机中泄露的5％以下的低浓度氢的累积引起的爆炸事故的催化式除氢装置的防爆系统，该催化式除氢装置即便是对低浓度的氢也能够有效去除，从而能够事先防止氢累积。

背景技术

近来，作为解决由于使用化石燃料而产生的各种有害气体排放以及细微粉尘引起的环境污染问题的方案，新能源和可再生能源备受瞩目。

特别是使用氢的内燃机或将使用氢的燃料电池作为动力的汽车(以下简称为氢能汽车)相较于化石燃料，其具有能够大幅减少有害气体产生量的优点。

而另一方面，由于氢在与空气的特定混合比下存在自然产生火花从而爆炸的危险，因此氢的稳定性问题一直成为关注的问题，目前，为了更安全地存储和使用氢，正在研究氢的存储、阻断以及检测相关的问题。

其中，韩国授权专利第10-1428103号

(“一种对由燃料电池公交车发动机室泄漏的氢强制排放的装置”)，是一种当由燃料电池公交车发动机室泄露氢时，通过将泄漏的氢强制排放到大气中来防止因由泄漏的氢引起爆炸的技术。

而另一方面，现有技术并不是完全去除氢，而是仅排放泄露的氢，因此存在当处于静止状态或外部空气流动较小时，可能会产生因排放的氢引发爆炸的问题。

因此，提出了对从根本上去除泄漏的氢以有效防止爆炸的系统的开发必要性。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献0001)韩国授权专利第10-1428103号

发明内容

[解决的技术问题]

本发明的目的是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种使用催化式除氢装置的防爆系统，用于从根本上去除由使用氢作为燃料的车辆燃料电池或由使用氢作为燃料的车辆内燃机中泄露的氢。

本发明的另一个目的是提供一种使用催化式除氢装置的防爆系统，即使在泄漏的氢的体积大或者浓度高时，也能够有效地防止氢引起的爆炸。

[技术方案]

为了解决所述目的，根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统，即为了防止由使用氢作为燃料的车辆燃料电池或由使用氢作为燃料的车辆内燃机中泄露的氢爆炸的使用催化方式除氢装置的防爆系统，其特征在于，包括：传感器单元，其在设置于发动机室中的燃料电池或内燃机的上部布置；内置有催化剂的催化式除氢装置，当通过所述传感器单元检测到氢时，该催化式除氢装置通过吸入发动机室内部的流体，并对在流体中含有的氢进行氧化，从而去除氢。

另外，所述催化式除氢装置，其特征在于，包括：吸入口，用于吸入在发动机室内部含有氢的流体；中空主体，由所述吸入口延伸；催化剂，布置在由所述吸入口延伸的中空主体内部，并位于所述主体内部的前部，用于对通过吸入口吸入的流体中含有的氢进行氧化；风扇，布置在所述主体的内部的后部；排放口，沿所述主体的后部延伸。

此外，其特征在于，还包括：惰性气体喷射装置，当通过所述传感器单元检测到的氢浓度超过预定浓度时，向发动机室内部喷射惰性气体。

另外，其特征在于，还包括：紧急排放口，当通过所述传感器单元检测到的氢浓度超过预定浓度时，其将被打开。

此外，其特征在于，还包括：外部空气流入装置，用于通过随着车辆行驶带来的风或者通过风扇启动来使外部空气流入；排放通道，沿发动机室的上部延伸，从而与外部连接，以便通过向发动机室内部流入的外部空气来排放发动机室内部的空气以及所泄露的氢。

另外，其特征在于，通过所述外部空气流入装置流入的外部空气沿发动机室的上面流动，并且在发动机室的上面和排放通道之间形成曲面，从而使沿发动机室上面流动的外部空气受柯恩达效应而紧贴着曲面流动，并通过沿曲面流动的外部空气的流动而使得发动机室内部空气和所泄露的氢被吸入到排放通道，从而排放至外部。

[发明的效果]

如上所述，根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统，其通过对由使用氢作为燃料的车辆燃料电池或由使用氢作为燃料的车辆内燃机中泄露的氢进行氧化来除氢，从而能够从根本上防止由于氢引发的爆炸。

另外，根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统，当泄漏的氢的体积大或者浓度高时，通过催化剂来除氢的同时，同时进行外部空气的流入和排放，从而能够有效地防止氢引起的爆炸。

附图说明

图1是根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统；

图2是根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统中的催化式除氢装置的立体图；

图3是根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统中的催化式除氢装置的后视图；

图4是根据本发明使用催化式除氢装置的防爆系统的另外一个实施例。

附图标记说明：

1、发动机室；

2、燃料电池；

3、外部空气流入装置；

4、排放通道；

5、惰性气体喷射装置；

6、紧急排放口；

7、传感器单元；

10、催化式除氢装置；

11、吸入口；

12、主体；

13、排放口；

14、催化剂；

15、风扇。

具体实施方式

在本说明书中公开的对根据本发明概念的实施例的特定结构或者功能上的说明，仅仅是为了说明根据本发明概念的实施例而示出的，根据本发明概念的实施例，可以以各种不同的形式来实施，并且不限于在本说明书中说明的实施例。

根据本发明概念的实施例，可以对其进行各种变更，而且其可以具有各种形式，因此将在附图上示出实施例，并在本说明书中对此进行详细说明。但是这并不意味着将根据本发明概念的实施例限定在特定的所公开的形式上，因此理应包括列入本发明的思想以及技术范围的所有变更、等同物或者替代物。

关于“第一”或者“第二”等的术语，其可以用于对各种构成要素的说明上，但是，所述构成要素不应该被所述术语限定。所述术语，其仅仅以将一个构成要素与另一个构成要素区别为目的而被命名的，例如，在不脱离根据本发明概念的权利要求范围的情况下，可以将第一构成要素命名为第二构成要素，同样，也可以将第二构成要素命名为第一构成要素。

涉及某种构成要素与其他构成要素“连接”或者“相连”的说明时，应理解为可能与其他构成要素直接连接或者相连，也有可能在它们中间存在其他的构成要素。相反，涉及某种构成要素与其他构成要素“直接连接”或者“直接相连”的说明时，应理解为在它们中间不存在其他的构成要素。同样，涉及构成要素之间关系的说明时使用的其他表述，如“在什么之间”和“直接在什么之间”或“在与什么相邻”和“直接在与什么相邻”等，也应该同上面所述的一样予以理解。

在本说明书中使用的术语只是为了说明特定的实施例，而并非用来限定本发明。关于单数的表述，如果在上下文中没有明确表示其他的意思，就应当理解为其包括复数的含义。在本说明书中使用的“包括”或者“具有”等术语，对其理应理解为只是想指定在本说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素和零部件或者指定由这些来组合的存在物，而并不是通过这种术语的使用来排除一个或其以上的其他特征、数字、步骤、动作、构成要素和零部件或者由这些来组合的存在物或者其他可能性。

除非另有定义，在本说明书中使用的包括技术术语、科学术语在内的所有术语，其表示与作为本领域具有常识的技术人员通常能够理解的含义相等的意思。常用的、且在词典中已有定义的这些术语，应当根据记载相关技术的上下文意思来理解，如果在本说明书中没有对此作出明确的定义，就不应以理想的含义或者过度形式化的意义来加以解释。

下面，参照附图，对本发明的优选的实施例进行详细说明。

图1是根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统，图2是根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统中的催化式除氢装置的立体图，图3是根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统中的催化式除氢装置的后视图，图4是根据本发明使用催化式除氢装置的防爆系统的另外一个实施例。

图1是根据本发明的使用催化式除氢装置的防爆系统，其用于防止由设置在使用氢作为燃料的车辆发动机室1中的燃料电池2或内燃机泄露的氢引起的爆炸，其包括：传感器单元7，其在设置于发动机室中的燃料电池或内燃机的上部布置，用于检测氢；内置有催化剂的催化式除氢装置10，当通过所述传感器单元7检测到氢时，该催化式除氢装置通过吸入发动机室1内的流体，并对在流体中含有的氢进行氧化，从而去除氢。

另外，所述催化式除氢装置10，在其内部还可以包括：风扇，其用于吸入发动机室内部的空气，从而可以根据通过所述传感器单元7检测到的氢浓度来控制吸入至催化式除氢装置10的流体的流量，并且将流入后被催化除氢的流体排放至外部，或者循环至发动机室。

另外，还可以包括：惰性气体喷射装置5，当通过所述传感器单元7检测到的氢浓度超过预定浓度时，向发动机室内部喷射惰性气体。

例如，所述惰性气体喷射装置5，当通过所述传感器单元7检测到的空气中的氢浓度超过0.5％时，向发动机室内部喷射惰性气体，使得在发动机室内的氢浓度快速降低，且通过惰性气体防止氢的引燃。

另外，还可以包括：紧急排放口6，当通过所述传感器单元7检测到的氢浓度超过预定浓度时，其将被打开，使得发动机室内部的流体迅速排放出去。

例如，当通过所述传感器单元7检测到的空气中的氢浓度超过2％时，打开所述紧急排放口6，使得将发动机室内部的氢迅速向外部排放出去。

在所述紧急排放口6的操作的同时，随着车辆行驶带来的风流入发动机室，或者当所述惰性气体喷射装置5启动时，使发动机室内部的被泄露的氢迅速排放出去。

图2和图3是所述使用催化式除氢装置10，所述催化方式除氢装置10包括：吸入口11，用于吸入在发动机室内部含有氢的流体；中空主体12，由所述吸入口11延伸；催化剂14，布置在由所述吸入口11延伸的中空主体12内部，并位于所述主体12内部的前部，用于对通过吸入口11吸入的流体中含有的氢进行氧化；风扇15，布置在所述主体12的内部的后部；排放口13，沿所述主体12的后部延伸，用于排放已去除氢的流体。

更具体地，因布置在所述主体12背面的风扇15的旋转动作，使得发动机室内部的流体通过吸入口11被吸入，并且被吸入的流体中所含的氢经由布置在主体12前部的催化剂14时，与催化剂14产生反应而被氧化，从而得到除氢处理，并通过排放口13排放到车辆外部，或者循环至发动机室的内部。

为了扩大与吸入的流体接触的表面积，所述催化剂14由形成多个孔的蜂窝状结构的圆柱形状构成，并且连接至中空主体12的内部。

此时，在所述催化剂14中形成的孔的形状，可以由圆形或多边形构成，并且对其尺寸没有特别的限制。

另外，所述催化剂14通过以相对于载体100重量份，铂金胶体为0.1至1重量份来负载，并将载体负载在含有铂金胶体的水溶液中，以制备浆液，然后通过干燥和烧制工艺来制造，从而有效地与空气中的氢浓度为0.1至10％的低浓度氢进行氧化反应。

或者，通过以相对于载体100重量份，铂金胶体为0.1至1重量份来负载，并将载体负载在含有铂金胶体的水溶液中，以制备浆液，然后相对于浆液100重量份，添加0.1至10重量份的添加材料，之后通过干燥和烧制工艺来制造，添加材料可以包括铁、镍、钯和钛中的至少一个以上。

或者，可以通过先制造由陶瓷材料等多孔材料构成的催化剂框架，然后在该催化剂框架上涂覆含有铂金胶体的涂料溶液来制造催化剂11。

图4是根据本发明使用催化式除氢装置的防爆系统的另外一个实施例。其还可以包括：外部空气流入装置3，用于通过随着车辆行驶带来的风或者通过风扇启动来使外部空气流入；排放通道4，沿发动机室1的上部延伸，从而与外部连接，以便通过向发动机室内部流入的外部空气来排放发动机室1内部的空气以及所泄露的氢。

另外，所述外部空气流入装置3还可以包括打开/关闭单元3a，其用于阻断外部空气的流入，或控制流入的空气的方向。

此外，可以在发动机室1的上面和排放通道4之间形成曲面R。

进一步具体地，通过所述外部空气流入装置3流入的外部空气，如图4的F1，其沿发动机室1的上面流动，在流动的过程中受柯恩达效应(coanda effect)而如图4的F2一样紧贴着曲面R流动，并通过沿曲面R流动的外部空气的流动而使得发动机室1内部空气和所泄露的氢被吸入到排放通道4，从而排放至外部。

也就是说，不仅加快外部空气的流入，而且通过外部空气的流动，能够使发动机室1内部的空气以及发动机室1内部的被泄露的氢迅速排放出去。

与此同时，本发明包括在上面说明的催化式除氢装置10在内，其还可以包括惰性气体喷射装置5和紧急排放口6等。

综上所述，本发明参照附图以优选的实施例为中心进行了说明，但是作为本领域的技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的范畴的情况下，可以进行各种变更。因此，本发明的范畴由记载的权利要求书来确定，以便包括这些诸多的变更例子。

Claims (4)

1.一种使用催化式除氢装置的防爆系统，即为了防止由使用氢作为燃料的车辆燃料电池或由使用氢作为燃料的车辆内燃机中泄露的氢爆炸的使用催化式除氢装置的防爆系统，其特征在于，包括：

传感器单元，其在设置于发动机室中的燃料电池或内燃机的上部布置；

内置有催化剂的催化式除氢装置，当通过所述传感器单元检测到氢时，所述催化式除氢装置通过吸入发动机室内部的流体，并对流体中含有的氢进行氧化，从而去除氢；

外部空气流入装置，用于通过随着车辆行驶带来的风或者通过风扇启动来使外部空气流入；

排放通道，其沿发动机室的上部延伸，从而与外部连接，以便通过向发动机室内部流入的外部空气来排放发动机室内部的空气以及所泄露的氢；

打开/关闭单元，其用于阻断流入到发动机内部的外部空气，或控制流入的外部空气的方向，

通过所述外部空气流入装置流入的外部空气沿发动机室的上面流动，并且在发动机室的上面和排放通道之间形成曲面，从而使沿发动机室上面流动的外部空气受柯恩达效应而紧贴着曲面流动，并通过沿曲面流动的外部空气的流动而使得发动机室内部空气和所泄露的氢被吸入到排放通道，从而排放至外部。

2.根据权利要求1所述的使用催化式除氢装置的防爆系统，其特征在于，所述催化式除氢装置包括：

吸入口，其用于吸入在发动机室内部含有氢的流体；

中空的主体，其由所述吸入口延伸；

催化剂，其布置在所述主体内部的前部，用于对通过所述吸入口吸入的流体中含有的氢进行氧化；

风扇，其布置在所述主体的内部的后部；

排放口，其沿所述主体的后部延伸。

3.根据权利要求1所述的使用催化式除氢装置的防爆系统，其特征在于，还包括：

惰性气体喷射装置，当通过所述传感器单元检测到的氢浓度超过预定浓度时，向发动机室内部喷射惰性气体。

4.根据权利要求1所述的使用催化式除氢装置的防爆系统，其特征在于，还包括：

紧急排放口，当通过所述传感器单元检测到的氢浓度超过预定浓度时，其将被打开。

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