CN113314745A - 一种氢燃料电池汽车用有害气体吸附过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氢燃料电池汽车用有害气体吸附过滤器，包括过滤器壳体，过滤器壳体前端连接进气管，后端连接出气管，进气管内设置有有害气体传感器，出气管内设置有出气口气体监测传感器，出气管的出气口连接空压机产生负压，过滤器壳体前端靠近进气管处设置有PM2.5过滤网组件，过滤器壳体后端设置有相互独立的与出气管连通的直流通道和吸附通道，直流通道内设置有出气口格栅板和出气格栅板电机，出气口格栅板在出气格栅板电机的驱动下可打开或封闭直流通道，吸附通道内由前往后设置有过滤网格栅板、控制格栅板电机和活性炭吸附过滤网组件，过滤网格栅板在控制格栅板电机的驱动下可打开或封闭吸附通道。本发明能吸附掉燃料电池进气中的有害气体。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤器，尤其是涉及一种氢燃料电池汽车用有害气体吸附过滤器。
背景技术
随着“碳中和·碳达峰”的整体目标的提出，新能源汽车的研发与使用将给国家节能减排贡献不小的力量。而被誉为人类终极能源的氢，也被布局在燃料电池汽车行业。
在道路环境的空气中由于内燃机及工业尾气排放，会产生大量氮氧化物（主要是NO2）和硫氧化物（主要是SO2）及碳氢化物。目前燃料电池阴极过滤器中一部分还是采用单效过滤系统，这样对电堆的损害是非常严重的，研究表明，一氧化碳、二氧化氮等气体造成的电压损失可以直接气体清洗等常规操作使电池完全恢复性能，而二氧化硫及硫化氢等气体造成的催化剂中毒则无法通过常规方法使之完全恢复。
燃料电池反应电堆是由多个单体电池以串联方式层叠组合构成。将双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。
电堆工作时，空气通过压缩机由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，由于催化剂层和气体扩散层孔隙率丰富且孔径微小，很容易被空气中颗粒物杂质堵塞，所以具有可以吸附有害气体的过滤器是非常必要的。
而目前市场中阴极过滤器是在过滤材料上进行改变，将原有的单层滤材复合了一层活性炭层，使之成为一个整体滤芯。用来保证对有害气体的吸附，以保护电堆的有效运行。但是这种产品维护成本较高，空气中存在更多的灰尘粒子PM2.5等细小灰尘会很快使滤芯达到负荷饱和，而空气中有害气体的出现有地域性，时效性以及差异性，也就是在灰尘使纤维空隙饱和的时候，气体吸附层并没有达到相应的饱和程度。但是更换滤芯的时候，却要一并更换。增加了维护保养的成本。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种氢燃料电池汽车用有害气体吸附过滤器，能监测进气中会损害电池的有害气体的浓度，并在浓度过高时吸附掉有害气体。
本发明的技术方案是一种氢燃料电池汽车用有害气体吸附过滤器，包括过滤器壳体，所述过滤器壳体前端连接进气管，后端连接出气管，所述进气管内设置有有害气体传感器，所述出气管内设置有出气口气体监测传感器，所述出气管的出气口连接空压机产生负压，所述过滤器壳体前端靠近进气管处设置有PM2.5过滤网组件，所述过滤器壳体后端设置有相互独立的与出气管连通的直流通道和吸附通道，所述直流通道内设置有出气口格栅板和出气格栅板电机，所述出气口格栅板在出气格栅板电机的驱动下可打开或封闭直流通道，所述吸附通道内由前往后设置有过滤网格栅板、控制格栅板电机和活性炭吸附过滤网组件，所述过滤网格栅板在控制格栅板电机的驱动下可打开或封闭吸附通道。
优选的，所述活性炭吸附过滤网组件表面结构为蜂窝状。
本发明能监测进气中会损害电池的有害气体的浓度，能够有效的吸附空气的杂志灰尘颗粒和有害气体物质，达到保护电堆有效运行且稳定输出的目的，并有效降低维护成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1—过滤器壳体；2—进气管；3—出气管；4—有害气体传感器；5—出气口气体监测传感器；6—PM2.5过滤网组件；7—直流通道；8—吸附通道；9—出气口格栅板；10—出气格栅板电机；11—过滤网格栅板；12—控制格栅板电机；13—活性炭吸附过滤网组件。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种氢燃料电池汽车用有害气体吸附过滤器，包括过滤器壳体1，所述过滤器壳体1前端连接进气管2，后端连接出气管3，所述进气管2内设置有有害气体传感器4，所述出气管3内设置有出气口气体监测传感器5，所述出气管3的出气口连接空压机产生负压，所述过滤器壳体1前端靠近进气管2处设置有PM2.5过滤网组件6，所述过滤器壳体1后端设置有相互独立的与出气管3连通的直流通道7和吸附通道8，所述直流通道7内设置有出气口格栅板9和出气格栅板电机10，所述出气口格栅板9在出气格栅板电机10的驱动下可打开或封闭直流通道7，所述吸附通道8内由前往后设置有过滤网格栅板11、控制格栅板电机12和活性炭吸附过滤网组件13，所述过滤网格栅板11在控制格栅板电机12的驱动下可打开或封闭吸附通道8。
优选的，所述活性炭吸附过滤网组件13表面结构为蜂窝状，增加吸附时的接触面积，提高吸附效率。
氢燃料电池汽车在路面行使的过程，由于空压机工作而产生负压，使得空气从进气管2的进气口进入。利用前段管有害气体传感器4监测大气中有害气体（所关注的有害气体）浓度：
如果空气中有害气体浓度没有达到标定值要求，则由控制单元输入信号给控制格栅板电机12，转动过滤网格栅板11，使其关闭，而同时也输出电信号给出气格栅板电机10，控制出气口格栅板9打开，使直流通道7处于打开流通状态，经过PM2.5过滤网组件6过滤后的干净气流随之从出气管3的出气口进入后方管道。
如果空气中有害气体的浓度达到标定值的要求，则由控制单元输入信号给控制格栅板电机12，使其转动一定角度，并打开过滤网格栅板11使气流能够通过，而同时也输出电信号给出气格栅板电机10，使其转动角度，通过出气口格栅板9关闭，使直流通道7处于关闭状态，进而让气流只能通过PM2.5过滤网组件6以及活性炭吸附过滤网组件13，有害气体经活性炭吸附过滤网组件13得以吸收，最终使得干净空气随之从出气管3的出气口进入后方管道。
本发明能够有效地净化空气中的细小颗粒，如PM2.5粒径的灰尘，以及空气中的有害气体，达到保护电堆不受有害气体腐蚀或者对催化剂造成中毒，从而保护电堆运行及系统输出功率稳定，降低能耗。并进一步降低后期维护保养的成本，后期维护时只需要选择性更换滤网组件即可。
本发明的外形和大小可依据车型的大小调整，但内部结构及原理不变，且各个滤网组件的表面形状可以有多种选择。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术原理对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化或修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种氢燃料电池汽车用有害气体吸附过滤器，其特征在于：包括过滤器壳体（1），所述过滤器壳体（1）前端连接进气管（2），后端连接出气管（3），所述进气管（2）内设置有有害气体传感器（4），所述出气管（3）内设置有出气口气体监测传感器（5），所述出气管（3）的出气口连接空压机产生负压，所述过滤器壳体（1）前端靠近进气管（2）处设置有PM2.5过滤网组件（6），所述过滤器壳体（1）后端设置有相互独立的与出气管（3）连通的直流通道（7）和吸附通道（8），所述直流通道（7）内设置有出气口格栅板（9）和出气格栅板电机（10），所述出气口格栅板（9）在出气格栅板电机（10）的驱动下可打开或封闭直流通道（7），所述吸附通道（8）内由前往后设置有过滤网格栅板（11）、控制格栅板电机（12）和活性炭吸附过滤网组件（13），所述过滤网格栅板（11）在控制格栅板电机（12）的驱动下可打开或封闭吸附通道（8）。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车用有害气体吸附过滤器，其特征在于：所述活性炭吸附过滤网组件（13）表面结构为蜂窝状。
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