CN112599817B - 燃料电池氢气尾气回用系统 - Google Patents
燃料电池氢气尾气回用系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112599817B CN112599817B CN202011164247.9A CN202011164247A CN112599817B CN 112599817 B CN112599817 B CN 112599817B CN 202011164247 A CN202011164247 A CN 202011164247A CN 112599817 B CN112599817 B CN 112599817B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- fuel cell
- buffer
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 317
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 317
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 316
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 232
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 66
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 29
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 7
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004200 deflagration Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04791—Concentration; Density
- H01M8/04798—Concentration; Density of fuel cell reactants
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本发明涉及一种燃料电池氢气尾气回用系统。该燃料电池氢气尾气回用系统，包括燃料电池供氢系统、氢气回收机构及控制器：燃料电池供氢系统包括燃料电池电堆、与燃料电池电堆的进气端连接的氢气进气管、与燃料电池电堆的排气端连接的尾气排气管；氢气回收机构包括与尾气排气管连接的气水分离机构、与气水分离机构连接的氢气缓存机构、与氢气缓存机构连接的气体回收管路，气体回收管路用于与氢气进气管或外部储气容器连接；控制器与气水分离机构、氢气缓存机构均连接。本发明可回用尾气排放的氢气，减少氢气浪费，提高燃料电池性能，解决燃料电池电堆尾排氢气存在的安全威胁、以及对大气环境造成的潜在危害。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池氢气尾气回用系统。
背景技术
燃料电池汽车是新能源汽车技术发展的第三阶段，能够解决纯电动汽车的里程焦虑、充电时间长、电池污染等问题，尤其在商用车上更具优势，具有很好的应用前景。在燃料电池电堆运行过程中，为了保障氢气纯度和防止阳极侧水堵，需要间歇地排出氢气尾气，造成了氢气浪费，同时，这些尾气存在以下危害：①刚排出的尾气氢气浓度较高，存在爆燃的危险；②容易在带顶建筑内聚集，尤其是地下车库氢气聚集后不易清除，存在安全隐患；③大量的氢气进入大气层还会干扰臭氧形成，会对大气、环境和人类的健康造成潜在危害。
发明内容
本发明提供一种燃料电池氢气尾气回用系统，以解决氢气浪费、燃料电池电堆在运行过程中排出的氢气尾气存在潜在的安全威胁和环境危害。
第一方面，本发明提供了一种燃料电池氢气尾气回用系统，包括：
燃料电池供氢系统，包括燃料电池电堆、与所述燃料电池电堆的进气端连接的氢气进气管、以及与所述燃料电池电堆的排气端连接的尾气排气管；以及，
氢气回收机构，包括与所述尾气排气管连接的气水分离机构、与所述气水分离机构连接的氢气缓存机构、以及与所述氢气缓存机构连接的气体回收管路，所述气体回收管路用于与所述氢气进气管或外部储气容器连接；以及，
控制器，与所述气水分离机构和所述氢气缓存机构均连接。
在一些实施例中，所述氢气缓存机构包括具有气体容纳腔的气体缓存容器，活动隔设于所述气体缓存容器中的隔板，以及连接于所述隔板和所述气体缓存容器的内侧顶壁之间的缓冲加压结构；
所述隔板分隔所述气体容纳腔为氢气缓存腔和压力平衡腔，所述压力平衡腔位于所述气体缓存容器的上部、并与大气连通，所述氢气缓存腔位于所述气体缓存容器的下部，且所述气水分离机构与所述氢气缓存腔的一侧连通，所述气体回收管路与所述氢气缓存腔的另一侧连通。
在一些实施例中，所述缓冲加压结构包括连接于所述隔板的顶部和所述气体缓存容器的内侧顶壁之间的弹性器件；或者，
所述缓冲加压结构包括连接于所述隔板的顶部和所述气体缓存容器的内侧顶壁之间的液压驱动器件或气动驱动器件。
在一些实施例中，所述气体缓存容器的顶部开设有气体连通口，所述气体连通口连通大气和所述压力平衡腔；
所述气体缓存容器的底部开设有与所述氢气缓存腔连通的缓存进气口，所述气体缓存容器的下部侧面开设有缓存出气口，所述缓存出气口与所述气体回收管路连通；且所述氢气缓存腔中设置有过滤膜，所述过滤膜隔设于所述缓存出气口处。
在一些实施例中，所述氢气缓存机构包括设于所述压力平衡腔的上部的高位位置传感器或高位压力传感器，设于所述氢气缓存腔的下部的低位位置传感器或低位压力传感器，以及设于所述氢气缓存腔内的氢气浓度传感器，所述氢气浓度传感、所述高位位置传感器或所述高位压力传感器、所述低位位置传感器或所述低位压力传感器均与所述控制器连接。
在一些实施例中，所述气体回收管路包括与所述氢气缓存腔连通的氢气回收管，以及设于所述氢气回收管上的氢气回用控制阀，所述氢气回用控制阀与所述控制器连接。
在一些实施例中，所述气水分离机构包括与所述尾气排气管连接的分离进气管，设于所述分离进气管上的分离进气阀，与所述分离进气管的端部连接的气水分离器，以及设于所述气水分离器的底部的排水控制阀，所述气水分离器的顶部与所述氢气缓存机构连接，所述分离进气阀和所述排水控制阀均与所述控制器连接。
在一些实施例中，所述燃料电池氢气尾气回用系统包括连接所述氢气进气管和所述尾气排气管的氢气循环管，以及设于所述氢气循环管上的氢气循环泵；
和/或，所述燃料电池氢气尾气回用系统包括设于所述氢气进气管上的引射器，以及与所述引射器连接的引射管，所述引射管与所述尾气排气管连接。
在一些实施例中，所述气体回收管路通过单向气体阀与所述氢气进气管连通；或者，所述气体回收管路通过单向气体阀与所述氢气循环管连通。
在一些实施例中，所述燃料电池氢气尾气回用系统包括氢气储存瓶，设于氢气储存瓶上的进气接口，以及设于所述进气接口处的接口传感器，所述接口传感器与所述控制器连接，所述进气接口与所述气体回收管路连接。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：将尾排的氢气重新利用，防止尾气中的氢气排放到大气中，确保燃料电池电堆汽车排放安全、环保，减少燃料电池电堆氢气消耗，提高燃料电池电堆性能。
本发明实施例提供了一种燃料电池氢气尾气回用系统，通过设置与燃料电池电堆的氢气进气管和尾气排气管连接的氢气回收机构，可先利用气水分离机构对尾气排气管排出的氢气尾气进行气水分离，除去氢气尾气中的水分，再通过氢气缓存机构对过滤除去水分的氢气尾气进行聚集，一直聚集到足够的容量时才通过气体回收管路，输送到氢气进气管中再次输送到燃料电池电堆进行循环利用，也可以输送到外部储气容器中进行储存以进行循环使用。这样，可有效回用尾排氢气，防止了氢气尾气排放到大气中，减少了燃料电池电堆的氢气消耗量，解决氢气回用问题后，可以增加尾气排放频率，提高燃料电池电堆性能。而且，本发明通过设置氢气缓存机构，可以很好解决氢气回用压差和尾气排放压差问题，使得尾气排放通路和氢气回用通路通畅；另外，通过设置氢气缓存机构提供气体缓冲空间，对回用氢气提供足够的净化效果，在实现气水分离后，可对尾气中的杂质和氮气进行足够的处理，提升氢气回用质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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例，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为本发明实施例所述燃料电池氢气尾气回用系统的结构示意框图一；
图2为本发明实施例所述燃料电池氢气尾气回用系统的氢气回收机构的局部结构示意框图；
图3为本发明实施例所述燃料电池氢气尾气回用系统的结构示意框图二；
图4为本发明实施例所述燃料电池氢气尾气回用系统的结构示意框图三。
图中：100、燃料电池电堆；110、氢气进气管；120、尾气排气管；130、氢气循环管；140、氢气循环泵；150、引射管；160、引射器；170、减压阀；180、比例阀；200、气水分离机构；210、分离进气管；220、分离进气阀；230、气水分离器；240、排水控制阀；300、氢气缓存机构；302、压力平衡腔；304、氢气缓存腔；310、气体缓存容器；320、隔板；330、缓冲加压结构；340、过滤膜；400、气体回收管路；410、氢气回收管；420、氢气回用控制阀；430、单向气体阀；500、控制器；600、氢气储存瓶；610、进气接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
本发明提供一种燃料电池氢气尾气回用系统，以解决氢气浪费、燃料电池电堆在运行过程中排出的氢气尾气存在潜在的安全威胁和环境危害。
如图1至图2所示，本发明提出的燃料电池氢气尾气回用系统，包括燃料电池供氢系统，氢气回收机构，以及控制器。燃料电池供氢系统通过进行氢气和氧气的化学反应提供电能，而氢气回收机构可对燃料电池供氢系统产生的氢气尾气进行净化处理后供燃料电池供氢系统或其他机构再次使用。而且，控制器可对氢气回收机构进行控制，使得氢气回收机构正常工作，以控制氢气尾气回用系统安全、正常运行。
而且，上述燃料电池供氢系统可包括燃料电池电堆100、与燃料电池电堆100的进气端连接的氢气进气管110、以及与燃料电池电堆100的排气端连接的尾气排气管120。氢气进气管110用于向燃料电池电堆100供应氢气，而尾气排气管120用于将燃料电池电堆100反应后产生的氢气尾气排出。而且，上述氢气回收机构可包括与尾气排气管120连接的气水分离机构200、与气水分离机构200连接的氢气缓存机构300、以及与氢气缓存机构300连接的气体回收管路400，气体回收管路400用于与氢气进气管110或外部储气容器连接。而且，上述控制器500与气水分离机构200、氢气缓存机构300及气体回收管路400均连接，以控制这些机构的正常工作。
通过设置与燃料电池电堆100的氢气进气管110和尾气排气管120连接的氢气回收机构，可先利用气水分离机构200对尾气排气管120排出的氢气尾气进行气水分离，除去氢气尾气中的水分，再通过氢气缓存机构300对过滤除去水分的氢气尾气进行聚集，一直聚集到足够的容量时才通过气体回收管路400，输送到氢气进气管中再次输送到燃料电池电堆100进行循环利用，也可以输送到外部储气容器中进行储存以进行循环使用。这样，可有效回用尾排氢气，防止了氢气尾气排放到大气中，减少了燃料电池电堆100的氢气消耗量，解决氢气回用问题后，可以增加尾气排放频率，提高燃料电池性能。而且，本发明通过设置氢气缓存机构300，可以很好解决氢气回用压差和尾气排放压差问题，使得尾气排放通路和氢气回用通路通畅；另外，通过设置氢气缓存机构300提供气体缓冲空间，对回用氢气提供足够的净化效果，在实现气水分离后，可对尾气中的杂质和氮气进行足够的处理，提升氢气回用质量。
进一步地，上述燃料电池供氢系统还包括设于氢气进气管110上的减压阀170和比例阀180，可对通过氢气进气管110输送进入燃料电池电堆100的氢气进行降压，保证氢气使用安全以及燃料电池电堆100的正常工作。而且，上述气体回收管路400与氢气进气管110连接时，气体回收管路400连接于氢气进气管110经过减压阀170和比例阀180降压后的管段，使得回用的氢气压力可直接进行回用。
而且，上述气水分离机构200可包括与尾气排气管120连接的分离进气管210，设于分离进气管210上的分离进气阀220，与分离进气管210的端部连接的气水分离器230，以及设于气水分离器230的底部的排水控制阀240，气水分离器230的顶部与氢气缓存机构300连接，上述分离进气阀220和上述排水控制阀240均与控制器500连接。通过控制器500可以开启分离进气阀220，使得尾气排气管120中的氢气尾气通过分离进气管210进行气水分离器230中；而气水分离器230利用氢气尾气的冲击力进行水气分离，使分离的水分积存在气水分离器230的下部，并使分离的氢气、氮气等气体向气水分离器230的上部积累，当气水分离器230下部的积水达到一定水位后，控制器500可控制排水控制阀240打开，将积水排出到气水分离器230外部，完成氢气尾气的气水分离。而且，气水分离器230中可以设置水位传感器，到达水位时打开排水控制阀240进行排水，也可以根据实验数据，按排放次数排水。
而且，上述氢气缓存机构300可包括具有气体容纳腔的气体缓存容器310，活动隔设于气体缓存容器310中的隔板320，以及连接于隔板320和气体缓存容器310的内侧顶壁之间的缓冲加压结构330；上述隔板320分隔气体容纳腔为氢气缓存腔304和压力平衡腔302，压力平衡腔302位于气体缓存容器310的上部、并与大气连通，氢气缓存腔304位于气体缓存容器310的下部，且气水分离机构200的气水分离器230的顶部与氢气缓存腔304的一侧连通，气体回收管路400与氢气缓存腔304的另一侧连通。气体缓存容器310的下部的氢气缓存腔304是存放气体的空间，氢气尾气经过气水分离器230进行气水分离后氢气氮气等气体会进入气体缓存容器310的氢气缓存腔304中，隨着氢气缓存腔304内气体逐渐积累，会将活动隔设于气体缓存容器310中的隔板320向上推动移动；而设于气体缓存容器310上部的压力平衡腔302中的缓冲加压结构330，具有一定的向下的作用力，确保氢气缓存腔304中没有氢气时隔板320在气体容纳腔的最底部，当隔板320上升到达最高位置时，氢气缓存腔304内压力不能过大，确保不影响排气功能。在缓存氢气的过程中，气体回收管路400处于隔断状态，使得经过气水分离器230进行气水分离后氢气氮气等气体在进入氢气缓存腔后，会在氢气缓存腔(缓存空间)进行一定时间的静置，在静置过程中过滤后的尾气中的氢气上浮、氮气下沉，可实现尾气中氢气氮气的分离，以便于后续氢气的回用。而且，通过氢气缓存机构300设置具有缓存空间(氢气缓存腔304)的气体缓存容器310，在收集氢气时，将气体回收管路400隔离，尾气排放时，氢气缓存腔304的内部压力接近大气压；对氢气缓存腔304内储存的氢气进行回用时，可通过缓冲加压结构330对储存的氢气进行加压，通过气体回收管路400回流至氢气进气管110或外部储气容器。此外，上述气体缓存容器310可设为方形或圆柱形壳体结构，这个容器分为上下两层，中间隔板320可以上下随动。
而且，在一些实施例中，上述缓冲加压结构330可包括连接于隔板320的顶部和气体缓存容器310的内侧顶壁之间的弹性器件。即在本实施例中，可将缓冲加压结构330设置为连接于隔板320和气体缓存容器310顶部之间的弹性器件。即可利用弹性器件的弹性作用力，对隔板320施加作用力，在利用气体缓存容器310收集氢气时，可使得氢气克服弹性器件的作用力将隔板上推；而在通过气体缓存容器310中储存的氢气输送回流到氢气进气管110或外部储气容器时，弹性器件会对隔板320施加反向作用力以使得隔板320下降。而且，更进一步地，可将弹性器件设为连接弹簧；而且，可在隔板320和气体缓存容器310顶部之间设置多个连接弹簧，使得隔板受力均衡。
此外，在另一些实施例中，上述缓冲加压结构330可包括连接于隔板320的顶部和气体缓存容器310的内侧顶壁之间的液压驱动器件或气动驱动器件。即在本实施例中，可通过液压驱动器件或气动驱动器件对隔板320进行驱动，使其上升或下降，以改变氢气缓存腔304的容积，实现对氢气的储存或输出。
此外，上述缓冲加压结构330不仅可以设为隔板320和气体缓存容器310顶部之间各种弹性器件、驱动器件，也可以设为加压装置、高于尾气压力的其它气体等，也可同时设置上述的几种结构。
此外，上述气体缓存容器310的顶部可开设有气体连通口，气体连通口连通大气和压力平衡腔302。这样，使得压力平衡腔302中设置的缓冲加压结构330在对隔板320进行作用时，可使得空气通过气体连通口进入或排出压力平衡腔302，使得压力平衡腔302中的气压与大气压力一致，也便于使得氢气缓存腔304中氢气压力接近大气压，内部压力不会过大，不会影响排气。
而且，上述气体缓存容器310的底部开设有与氢气缓存腔304连通的缓存进气口，上述气体缓存容器310的下部侧面开设有缓存出气口，缓存出气口与气体回收管路400连通，缓存进气口与气水分离器230的顶部连通。即可使得气水分离器230对尾气进行气水分离后的氢气，从缓存进气口输送到气体缓存容器310的氢气缓存腔304中进行存储(此时气体回收管路400处于隔断状态)；而且，在气体回收管路400开启时，储存在氢气缓存腔304中的氢气经过缓存出气口输送到气体回收管路400，并经过气体回收管路400输送到氢气进气管110或外部储气容器。
而且，氢气缓存腔304中设置有过滤膜340，过滤膜340隔设于缓存出气口处。即还可在缓冲出气口处隔设过滤膜340，对从缓冲出气口排出到气体回收管路400的氢气进行进一步的过滤，可滤除氢气中的杂质和剩余水气，保证回用氢气的质量。而且，过滤膜340可设置在氢气缓存腔304中，也可设置在气体回收管路400中。
而且，上述氢气缓存机构300可包括设于压力平衡腔302的上部的高位位置传感器或高位压力传感器，设于氢气缓存腔的下部的低位位置传感器或低位压力传感器，以及设于氢气缓存腔内的氢气浓度传感器。通过设置在压力平衡腔302中的高位位置传感器或高位压力传感器，可以检测隔板320在压力平衡腔302中的最高位位置或压力平衡腔中的最高位压力，以确定隔板320是否达到最高位置，即可判断氢气缓存腔304中储存的氢气是否达到了最大容量，可判断是否可将储存的氢气排出回用；而通过设置在氢气缓存腔304中的低位位置传感器或低位压力传感器，可以检测隔板320在氢气缓存腔304中的最低位位置或氢气缓存腔304中的最低位压力，以确定隔板320是否达到最低位置，即可判断氢气缓存腔304中储存的氢气是否达到完全排出回用，可判断是否可重新利用氢气缓存腔304对氢气进行存储。此外，上述氢气缓存腔304内的氢气浓度传感器，可对氢气缓存腔304内的氢气浓度进行检测，确保氢气质量满足要求。
而且，上述氢气浓度传感、高位位置传感器或高位压力传感器、低位位置传感器或低位压力传感器均与控制器500连接。控制器500通过获取位置传感器(或压力传感器)、氢气浓度传感器、尾气排放信号、电磁阀状态，根据尾气排放频率和排放量，控制进排气、排水的电磁阀开关(即分离进气阀、排水控制阀)，控制缓冲加压结构330加压或减压，加压动力源可以由电机或压力气体(如利用空气尾排)等提供，加压减压速度由控制器500控制。
此外，上述气体回收管路400可包括与氢气缓存腔304连通的氢气回收管410，以及设于氢气回收管410上的氢气回用控制阀420，氢气回用控制阀420与控制器500连接。通过氢气回用控制阀420可对氢气回收管410进行隔断和连通，在隔断氢气回收管410时，可便于氢气在氢气缓存腔304中的存储；在连通氢气回收管410时，可便于存储在氢气缓存腔304中的氢气输送到氢气进气管110或外部储气容器。
此外，上述燃料电池氢气尾气回用系统可包括连接氢气进气管110和尾气排气管120的氢气循环管130，以及设于氢气循环管130上的氢气循环泵140。通过设置氢气循环管130和氢气循环泵140，可使得尾气排气管120输出的氢气尾气循环输送到氢气进气管110中，以输送到燃料电池电堆100中进行再次作用，提高氢气的利用率，减少氢气浪费。
此外，上述燃料电池氢气尾气回用系统可包括设于氢气进气管110上的引射器160，以及与引射器160连接的引射管150，引射管150与尾气排气管160连接。同理，通过与燃料电池电堆100并联引射管150(即通过引射管150与尾气排气管120连接)，使得氢气尾气通过引射器160进入氢气进气管110，并经过氢气进气管110进入燃料电池电堆100，燃料电池电堆100再将尾气经过分离进气阀220排出，再进行尾气净化处理和回用。而且，上述的引射管150和引射器160可与上述的氢气循环管130和氢气循环泵140各自单独设置，也可同时设置。
而且，在上述的气体回收管路400与氢气进气管110连接时，上述气体回收管路400的氢气回收管410可通过单向气体阀430与氢气进气管110连通。即可使得氢气回收管410可通过单向气体阀430直接连接在氢气进气管110上。此外，上述气体回收管路400的氢气回收管410可通过单向气体阀430与氢气循环管140连通。即可使得氢气回收管410可通过单向气体阀430直接连接在氢气循环管140上，再通过氢气循环管140与氢气进气管110连接。这样，相当于将氢气回收管410与尾气排气管120连接(气水分离机构200连接于尾气排气管的前段，氢气回收管连接于尾气排气管的后段)，可使得缓冲加压结构提供的压力会更小一些。
此外，在一些实施例中，上述燃料电池氢气尾气回用系统可包括氢气储存瓶600，设于氢气储存瓶600上的进气接口610，以及设于进气接口610处的接口传感器，接口传感器与控制器500连接，进气接口610与气体回收管路400的氢气回收管410连接。即在本实施例中，可将氢气缓存机构300存储的氢气通过氢气回收管410输送到氢气储存瓶600中进行存储，以便随时进行使用。而且，通过设置在氢气储存瓶600上的进气接口610，以及设置在进气接口610处的接口传感器，可对进气接口610处的氢气进行检测，便于对进气接口610进行开启和关闭，方便将氢气通过进气接口610输送到氢气储存瓶中。
此外，上述的燃料电池氢气尾气净化系统可应用于燃料电池系统中，可应用于新能源汽车上。
本发明可将燃料电池电堆尾排的氢气回收利用，防止尾气中的氢气排放到大气中，确保燃料电池汽车排放安全、环保，减少燃料电池氢气消耗，提高燃料电池性能。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，包括：
燃料电池供氢系统，包括燃料电池电堆、与所述燃料电池电堆的进气端连接的氢气进气管、以及与所述燃料电池电堆的排气端连接的尾气排气管；以及，
氢气回收机构，包括与所述尾气排气管连接的气水分离机构、与所述气水分离机构连接的氢气缓存机构、以及与所述氢气缓存机构连接的气体回收管路，所述气体回收管路用于与所述氢气进气管或外部储气容器连接；以及，
控制器，与所述气水分离机构和所述氢气缓存机构均连接；
所述氢气缓存机构包括具有气体容纳腔的气体缓存容器，活动隔设于所述气体缓存容器中的隔板，以及连接于所述隔板和所述气体缓存容器的内侧顶壁之间的缓冲加压结构；
所述隔板分隔所述气体容纳腔为氢气缓存腔和压力平衡腔，所述压力平衡腔位于所述气体缓存容器的上部、并与大气连通，所述氢气缓存腔位于所述气体缓存容器的下部，且所述气水分离机构与所述氢气缓存腔的一侧连通，所述气体回收管路与所述氢气缓存腔的另一侧连通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，所述缓冲加压结构包括连接于所述隔板的顶部和所述气体缓存容器的内侧顶壁之间的弹性器件；或者，
所述缓冲加压结构包括连接于所述隔板的顶部和所述气体缓存容器的内侧顶壁之间的液压驱动器件或气动驱动器件。
3.根据权利要求1所述的燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，所述气体缓存容器的顶部开设有气体连通口，所述气体连通口连通大气和所述压力平衡腔；
所述气体缓存容器的底部开设有与所述氢气缓存腔连通的缓存进气口，所述气体缓存容器的下部侧面开设有缓存出气口，所述缓存出气口与所述气体回收管路连通；且所述氢气缓存腔中设置有过滤膜，所述过滤膜隔设于所述缓存出气口处。
4.根据权利要求1所述的燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，所述氢气缓存机构包括设于所述压力平衡腔的上部的高位位置传感器或高位压力传感器，设于所述氢气缓存腔的下部的低位位置传感器或低位压力传感器，以及设于所述氢气缓存腔内的氢气浓度传感器，所述氢气浓度传感、所述高位位置传感器或所述高位压力传感器、所述低位位置传感器或所述低位压力传感器均与所述控制器连接。
5.根据权利要求4所述的燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，所述气体回收管路包括与所述氢气缓存腔连通的氢气回收管，以及设于所述氢气回收管上的氢气回用控制阀，所述氢气回用控制阀与所述控制器连接。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，所述气水分离机构包括与所述尾气排气管连接的分离进气管，设于所述分离进气管上的分离进气阀，与所述分离进气管的端部连接的气水分离器，以及设于所述气水分离器的底部的排水控制阀，所述气水分离器的顶部与所述氢气缓存机构连接，所述分离进气阀和所述排水控制阀均与所述控制器连接。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，所述燃料电池氢气尾气回用系统包括连接所述氢气进气管和所述尾气排气管的氢气循环管，以及设于所述氢气循环管上的氢气循环泵；
和/或，所述燃料电池氢气尾气回用系统包括设于所述氢气进气管上的引射器，以及与所述引射器连接的引射管，所述引射管与所述尾气排气管连接。
8.根据权利要求7所述的燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，所述气体回收管路通过单向气体阀与所述氢气进气管连通；或者，所述气体回收管路通过单向气体阀与所述氢气循环管连通。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的燃料电池氢气尾气回用系统，其特征在于，所述燃料电池氢气尾气回用系统包括氢气储存瓶，设于氢气储存瓶上的进气接口，以及设于所述进气接口处的接口传感器，所述接口传感器与所述控制器连接，所述进气接口与所述气体回收管路连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011164247.9A CN112599817B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 燃料电池氢气尾气回用系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011164247.9A CN112599817B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 燃料电池氢气尾气回用系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112599817A CN112599817A (zh) | 2021-04-02 |
| CN112599817B true CN112599817B (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=75180655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011164247.9A Active CN112599817B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 燃料电池氢气尾气回用系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112599817B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT525145B1 (de) * | 2021-05-18 | 2024-03-15 | Avl List Gmbh | Rezirkulationsvorrichtung für eine Rezirkulation von Anodenabgas als Rezirkulationsgas bei einem Brennstoffzellensystem |
| CN114725453B (zh) * | 2022-03-31 | 2024-04-30 | 西安交通大学 | 燃料电池用气水分离器、供氢系统及调控氮气浓度的方法 |
| CN114824385B (zh) * | 2022-04-19 | 2023-10-20 | 佛山仙湖实验室 | 燃料电池供氢系统及控制方法 |
| CN115000474A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-09-02 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 空冷型氢燃料电池尾气处理系统和空冷型氢燃料电池系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101450280A (zh) * | 2007-11-30 | 2009-06-10 | 同济大学 | 可用于处理燃料电池汽车尾气的脱氢净化处理系统及方法 |
| CN204793044U (zh) * | 2015-07-24 | 2015-11-18 | 上海恒劲动力科技有限公司 | 一种燃料电池氢气回收系统 |
| CN108940150A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-12-07 | 北京国能中林科技开发有限公司 | 一种适用于液态氢源材料的自热式脱氢反应系统 |
| CN109411783A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-03-01 | 上海恒劲动力科技有限公司 | 一种燃料电池氢气回收装置 |
| CN109830715A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-31 | 南京攀峰赛奥能源科技有限公司 | 一种燃料电池系统 |
| CN209607850U (zh) * | 2019-03-29 | 2019-11-08 | 上海楞次新能源汽车科技有限公司 | 一种燃料电池氢气循环泵的压力波动测试装置 |
| CN209963155U (zh) * | 2019-08-22 | 2020-01-17 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种燃料电池发动机氢气循环热管理系统 |
| CN211743205U (zh) * | 2019-12-15 | 2020-10-23 | 南京金邦动力科技有限公司 | 一种氢燃料电池使用的液态冷却电池盒 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4470346B2 (ja) * | 2001-01-18 | 2010-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 車載用燃料電池システムおよび水素オフガス排出方法 |
| CN103618099B (zh) * | 2013-11-18 | 2016-01-20 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 利用即时制得的氢气进行发电的系统及方法 |
| JP6593366B2 (ja) * | 2017-02-10 | 2019-10-23 | トヨタ自動車株式会社 | ガス供給システム |
| TWI626783B (zh) * | 2017-11-10 | 2018-06-11 | 財團法人工業技術研究院 | 燃料電池用氫氣循環系統 |
| CN110504463A (zh) * | 2018-05-16 | 2019-11-26 | 嘉兴市兆业新能源技术有限公司 | 一种带有水循环系统的燃料电池组 |
-
2020
- 2020-10-27 CN CN202011164247.9A patent/CN112599817B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101450280A (zh) * | 2007-11-30 | 2009-06-10 | 同济大学 | 可用于处理燃料电池汽车尾气的脱氢净化处理系统及方法 |
| CN204793044U (zh) * | 2015-07-24 | 2015-11-18 | 上海恒劲动力科技有限公司 | 一种燃料电池氢气回收系统 |
| CN108940150A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-12-07 | 北京国能中林科技开发有限公司 | 一种适用于液态氢源材料的自热式脱氢反应系统 |
| CN109411783A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-03-01 | 上海恒劲动力科技有限公司 | 一种燃料电池氢气回收装置 |
| CN109830715A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-31 | 南京攀峰赛奥能源科技有限公司 | 一种燃料电池系统 |
| CN209607850U (zh) * | 2019-03-29 | 2019-11-08 | 上海楞次新能源汽车科技有限公司 | 一种燃料电池氢气循环泵的压力波动测试装置 |
| CN209963155U (zh) * | 2019-08-22 | 2020-01-17 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种燃料电池发动机氢气循环热管理系统 |
| CN211743205U (zh) * | 2019-12-15 | 2020-10-23 | 南京金邦动力科技有限公司 | 一种氢燃料电池使用的液态冷却电池盒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112599817A (zh) | 2021-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112599817B (zh) | 燃料电池氢气尾气回用系统 | |
| CN112397753B (zh) | 燃料电池氢气尾气净化系统 | |
| WO2018010582A1 (zh) | 金属空气电池系统 | |
| CN110364753A (zh) | 一种氢燃料电池的阳极排水控制方法及其排水系统 | |
| WO2007085093A1 (en) | Gas/ liquid separator for hydrogen generating apparatus | |
| CN104707458B (zh) | 一种垃圾填埋气/沼气中硅氧烷的脱除方法和装置 | |
| CN212404043U (zh) | 一种煤矿井下瓦斯净化装置 | |
| CN114032569A (zh) | 一种高效率的电解结构装置 | |
| CN112759024A (zh) | 多级无压损油田采出水压力气浮除油设备 | |
| CN115882018A (zh) | 一种燃料电池车辆的尾气排放系统及方法 | |
| CN209771607U (zh) | 一种烟气储存装置 | |
| CN201102911Y (zh) | 一种废油水收集装置 | |
| KR100330715B1 (ko) | 기름회수시스템 | |
| CN217220572U (zh) | 一种气液分离器及车辆的尾排气回收装置 | |
| CN216614172U (zh) | 升流式厌氧污泥床生物反应器 | |
| CN220829988U (zh) | 一种用于氢燃料电池系统的气水分离设备 | |
| CN104711058A (zh) | 一种垃圾填埋气/沼气深度脱除硅氧烷的方法及装置 | |
| CN204017625U (zh) | 双重电池化成净化处理器 | |
| CN210736215U (zh) | 一种在飞艇行业氦气回收提纯设备 | |
| CN218160481U (zh) | 一种具有消氢排气功能的金属燃料电池装置 | |
| CN211391280U (zh) | 一种双真空卸污装置及应用该装置的列车卸污系统 | |
| CN217888058U (zh) | 一种氢气收集装置 | |
| CN215667282U (zh) | 一种高浓度有机废水分离装置 | |
| CN209865393U (zh) | 一种集成式油水分离设备 | |
| CN220364379U (zh) | 吸污净化车 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |