CN116404216A - 一种船用燃料电池的排气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船用燃料电池的排气装置，涉及氢燃料电池技术领域，排气装置包括箱体、排气组件和检测组件。箱体内设有用于容纳燃料电池第一腔室和第二腔室。排气组件包括控制器及连接控制器的第一排气机和第二排气机，两个排气机分别连通第一腔室、第二腔室和箱体外部。检测组件包括连接控制器的第一检测器和第二检测器，分别设于第一腔室和第二腔室。当第一腔室或者二腔室的氢气浓度超标时，控制器控制第一排气机或者第二排气机工作，对应腔室的氢气抽出，无需同时启动第一排气机和第二排气机，从而大大地节省了工作能源。

Description

一种船用燃料电池的排气装置
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种船用燃料电池的排气装置。
背景技术
燃料电池是现有技术中应用较为广泛的供电电源，燃料电池主要是将化学能转换成电能，以对用电产品供电。对于燃料电池，反应的原料是氢气和氧气，反应场地是电堆，反应产物是水，对环境无污染。
目前燃料电池在工作过程中各辅件及接口处可能存在氢气泄露的问题，这就要求及时把箱体内的氢气排出，使箱体内氢气浓度降到安全值以下，以避免产生安全事故。因此，公告号为CN211829052U的一种用于氢燃料电池箱体的通风装置通过在燃料电池箱体上加装了一套通风装置，将箱体内含有氢气的气体排出。
然而，该现有专利还是存在缺陷，例如在每次通风时都需要启动压力气源将箱体内的全部通道通气而驱赶氢气，包括在一些氢气浓度很低或者没有氢气的通道部位，也需要启动压力气源对整个箱体通道通气驱赶，启动压力气源对整个箱体通道通气需要压力气源工作较长的时间才能实现，这无疑造成了压力气源的能源浪费。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种船用燃料电池的排气装置，解决现有技术中燃料电池在每次通风驱赶氢气时都需要长时间启动压力气源，对箱体的全部通道通气，造成了压力气源能源的浪费问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种船用燃料电池的排气装置，包括：
箱体，内设有用于容纳燃料电池的第一腔室和第二腔室；
排气组件，包括设于所述箱体上第一排气机和第二排气机，所述第一排气机连通所述第一腔室和所述箱体的外部，所述第二排气机连通所述第二腔室和所述箱体的外部；
检测组件，包括控制器、第一检测器和第二检测器，所述第一检测器设于所述第一腔室，用于检测所述第一腔室的氢气浓度；所述第二检测器设于所述第二腔室，用于检测所述第二腔室的氢气浓度；所述控制器同时连接所述第一检测器、所述第二检测器、所述第一排气机及所述第二排气机，所述控制器用于根据所述第一检测器和所述第二检测器检测到的氢气浓度而控制所述第一排气机或者第二排气机工作，以将超标的氢气排出至所述箱体的外部。
在其中一个实施例中，所述排气装置还包括活动设于所述箱体的第一隔板，所述第一隔板位于所述第二腔室，所述第一隔板用于相对所述箱体活动，以将所述第二腔室隔成第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔用于与所述第一腔室连通或隔离，所述第二容纳腔连通所述第二排气机。
在其中一个实施例中，所述第二检测器设于所述第一容纳腔，所述检测组件还包括用于测量氢气浓度且连接所述控制器的第三检测器，所述第三检测器设于所述第二容纳腔。
在其中一个实施例中，所述排气装置还包括活动设于所述箱体的第二隔板，所述第二隔板位于所述第二容纳腔，所述第二隔板用于相对所述箱体活动，以将所述第二容纳腔隔成第三容纳腔和第四容纳腔，所述第四容纳腔连通所述第二排气机。
在其中一个实施例中，所述检测组件还包括用于测量氢气浓度且连接所述控制器的第四检测器，所述第三检测器位于所述第三容纳腔，所述第四检测器位于所述第四容纳腔。
在其中一个实施例中，所述第一隔板与所述第二隔板均滑动或转动连接于所述箱体。
在其中一个实施例中，所述排气装置还包括活动设于所述箱体的开关阀，所述开关阀连接所述控制器，所述控制器能够控制所述开关阀相对所述箱体活动，以使所述第一腔室和所述第二腔室连通或隔离。
在其中一个实施例中，所述排气装置还包括设于所述箱体的第一导风件，所述第一导风件位于所述第一腔室，所述第一导风件面向所述第二腔室的部位具有第一导风面，在所述开关阀至所述第一排气机的方向上，所述第一导风面与所述第一腔室的内壁之间的距离递减。
在其中一个实施例中，所述第二排气机与所述第一排气机位于所述箱体的同一端，所述排气装置还包括设于所述箱体的主隔板和第二导风件，所述主隔板将所述箱体内部隔成所述第一腔室与所述第二腔室，所述第二导风件在所述第二腔室连接所述主隔板，所述第二导风件背向所述第一腔室的部位具有第二导风面，在所述第二排气机至所述开关阀的方向上，所述第二导风面与所述主隔板之间的距离递减。
在其中一个实施例中，所述第一排气机用于将所述第一腔室的气体抽出至所述箱体外部，所述第二排气机用于将所述箱体外部的空气鼓入至所述第二腔室。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明的箱体具有的第一腔室用于安装燃料电池的电堆，第二腔室能够存放一些燃料电池的其它配件，存储空间分配合理。第一检测器、第二检测器能够分别将第一腔室、第二腔室的氢气浓度参数传输至控制器，当第一腔室或者第二腔室的氢气浓度超标时，控制器控制第一排气机或者第二排气机工作，以将对应腔室的氢气排出，无需同时启动第一排气机和第二排气机，从而节省了工作能源。
附图说明
图1是本发明船用燃料电池的排气装置的一实施例的结构示意图；
图2是本发明船用燃料电池的排气装置的另外一实施例的结构示意图；
图3是本发明船用燃料电池的排气装置的另外一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做清楚、完整的描述。显然，以下描述的具体细节只是本发明的一部分实施例，本发明还能够以很多不同于在此描述的其他实施例来实现。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供了一种船用燃料电池的排气装置100，该排气装置100的内部空间能够容纳安装燃料电池，并且能够实时测量内部空间的氢气浓度。当氢气浓度超标时，能够将燃料电池泄漏的氢气及时排出，以避免引发安全事故。另外，排气装置100能够精准检测氢气浓度超标的区域，以仅处理该区域的气体，将气体排出，无需驱动所有区域的气体流动，大大地节省了工作能源，排出氢气快速有效。
排气装置100包括箱体1、排气组件和检测组件3，其中，排气组件和检测组件3均设于箱体1。
箱体1的内部空间用于容纳安装燃料电池以及其它的关于燃料电池的配件。
箱体1内设有主隔板11、第一导风件12和第二导风件13，其中，主隔板11靠近箱体1内部空间的中间部位设置，将箱体1的内部空间隔成第一腔室14和第二腔室15。
燃料电池包括电堆41、氢气供气机42和氧气（空气）供气机43，其中，电堆41安装于第一腔室14，氢气供气机42和氧气（空气）供气机43均安装于第二腔室15，以使各个燃料电池的各个部件安装的空间分配合理。
另外，氢气供气机42和氧气（空气）供气机43均通过管路连接电堆41，以为电堆41的化学反应提供氢气和氧气，从而电堆41产生电能。需要强调的是，电堆41的氢气通常是通过管路回流泄漏至第二腔室15。
第一腔室14和第二腔室15之间具有过线孔16，过线孔16可供电线或气管穿过，以使电线或气管能够连接电堆41、氢气供气机42和氧气供气机43。
第一导风件12位于第一腔室14，第一导风件12面向第二腔室15的部位具有第一导风面121。第二导风件13在第二腔室15连接主隔板11，第二导风件13背向第一腔室14的一侧具有第二导风面131，第二导风面131和第一导风面121均为斜面，且倾斜方向相反，以便于对流过的气流进行导向，使得气流流动更为顺畅。在其它的实施例中，也可以不设置导风件，在此不作限定。
排气组件包括设于箱体上的第一排气机22、第二排气机23和开关阀24，其中，第一排气机22连通第一腔室14和箱体1外部，第二排气机23连通第二腔室15和箱体1外部；开关阀24活动连接于箱体1，开关阀24能够相对箱体1活动，以使第一腔室14和第二腔室15相互连通或隔离。
第一排气机22可理解为真空泵，用于将第一腔室14的气体抽出，以避免第一腔室14的氢气浓度过高而产生安全隐患。
第二排气机23可理解为鼓风机，用于对第二腔室15鼓风，以将箱体1外部的空气带入第二腔室15。当第二腔室15与第一腔室14连通时，在第一排气机22和第二排气机23的作用下，整个箱体1的内部空间即可形成一个完整的气流流动空间，以便于对整个箱体1的内部空间清除氢气。
可以理解，在其它实施例中，第一排气机22和第二排气机23可以对换，第一排气机22为鼓风机，第二排气机23为真空泵，也能够使箱体1的内部空间形成一个完整的气流流动空间，以对整个箱体1的内部空间清除氢气。
或者，在其它实施例中，可以在箱体1上开设有出气口，该出气口连通箱体1的内部空间和外部。第一排气机22和第二排气机23可以均为鼓风机，同时对箱体1的内部空间吹气加压，以将内部空间的气体通过出气口排出至外部。或者第一排气机22和第二排气机23均为鼓气抽气一体式的机器，同时具有鼓气和抽气功能，使用更方便。
另外，第一排气机22和第二排气机23的位置和数量不限，位置可以设置在箱体1的端部或者中间部位，在此不作限定。数量可以是一个或多个，在此不作限定。
检测组件3包括控制器21、第一检测器31和第二检测器32，第一检测器31和第二检测器32均用于测量氢气浓度且连接控制器21，另外，控制器21还同时连接第一排气机22、第二排气机23和开关阀24。
控制器21设于第二腔室15，控制器21作为多个硬件相互连接的枢纽，以使多个硬件之间能够相互配合工作。
控制器21用于在检测组件3检测到第一腔室14或第二腔室15的氢气浓度超标时，控制开关阀24打开或关闭，并控制第一排气机22或第二排气机23工作，以将超标的氢气及时排出。
第一检测器31设于第一腔室14，第二检测器32设于第二腔室15，第一检测器31和第二检测器32均能够根据对应腔室的氢气浓度而响应控制器21控制开关阀24相对箱体1活动，以使第一腔室14与第二腔室15连通或隔离，同时控制器21控制第一排气机22或第二排气机23工作。
当第一检测器31检测的第一腔室14氢气浓度超标且第二检测器32检测的第二腔室15氢气浓度未超标时，控制器21控制开关阀24关闭过线孔16（开关阀24与经过过线孔16的导线相适配设置，使得开关阀24在关闭过线孔16时不会损伤导线），以使第一腔室14与第二腔室15隔离，控制器21仅控制第一排气机22工作，将第一腔室14的气体抽吸排出至箱体1外部，箱体1上可以开设一些通风口，以使第一排气机22在工作时，外部空气能够经过通风口进入第一腔室14，以御第一排气机22形成对流，以将第一腔室14的气体排出。当第一腔室14的氢气浓度趋于正常是时，控制器21控制第一排气机22暂停工作，同时控制开关阀24打开过线孔16。需要强调的是，在氢气浓度正常时，过线孔16需要长期处于打开状态，以使第一腔室14和第二腔室15的空气能够对流，形成适当的空气流通，以避免第一腔室14的氢气浓度快速升高。另外，第一检测器31和第二检测器32可以设定工作间隔时长，例如设置二十分钟工作测量一次，这样有利于省电及延长检测器的使用寿命。
可见，控制器21无需控制第二排气机23工作，即可使第一腔室14的氢气浓度趋于正常，不仅节省了能源消耗，而且排出氢气也快速方便。
同理，当第二腔室15的氢气浓度超标，且第一腔室14的氢气浓度未超标时，控制器21控制开关阀24关闭，控制器21仅控制第二排气机23工作，对第二腔室15鼓风，将第二腔室15的空气排出至箱体1外部（箱体可以开设一些通气口，第二腔室15的气体能够经过通气口排出）。
可见，控制器21无需控制第一排气机22工作，即可使第二腔室15的氢气浓度趋于正常，不仅节省了能源消耗，而且排出氢气也快速方便。
当第一腔室14和第二腔室15的氢气浓度均为正常时，则开关阀24、第一排气机22和第二排气机23均不工作，过线孔16处于打开状态。
当第一腔室14和第二腔室15的氢气浓度均超标时，则控制器21控制开关阀24打开过线孔16，且控制第一排气机22和第二排气机23同时工作（此情形比较少见）。
上述的开关阀24可以通过滑动连接或者转动连接的方式连接于箱体1，以关闭或打开过线孔16。开关阀24可以连接一个电机（图中未示出），电机无线连接于控制器21，控制器21通过电机控制开关阀24打开或关闭过线孔16。
参考图2，图2所示实施例与图1所示实施例相比，仅增加了第一隔板17和第三检测器33，其中，第一隔板17在第二腔室15活动连接于箱体1，用于在隔离状态和打开状态之间切换，第三检测器33连接控制器21。当第一隔板17处于隔离状态时，第一隔板17能够将第二腔室15隔成第一容纳腔151和第二容纳腔152，第一容纳腔151用于与第一腔室14连通或隔离，第二容纳腔152连通第二排气机23。
图2所示实施例的第一排气机22和第二排气机23均具有抽气和鼓气功能。
氢气供气机42和第二检测器32均位于第一容纳腔151，氧气供气机43、控制器21和第三检测器33均位于第二容纳腔152。第二检测器32用于检测第一容纳腔151的氢气浓度，第三检测器33用于检测第二容纳腔152的氢气浓度，并能够分别将检测到的氢气浓度数据传输至控制器21，以使控制器21做出相应的控制指令。
第一隔板17可以通过滑动连接或者转动连接的方式连接于箱体1，以在隔离状态和打开状态之间切换。第一隔板17可以连接一个电机（图中未示出），电机无线连接于控制器21，控制器21通过电机控制第一隔板17在隔离状态和打开状态之间切换。
当第一容纳腔151的氢气浓度超标，且第二容纳腔152的氢气浓度未超标时，控制器21控制开关阀24关闭过线孔16，控制第一隔板17处于打开状态，控制第二排气机23鼓气，将第一容纳腔151的氢气吹出，可以在箱体1上开设用于连通第一容纳腔151的孔，氢气可以经过孔排出。
当第一容纳腔151的氢气浓度未超标，且第二容纳腔152的氢气浓度超标时，控制器21控制第一隔板17处于隔离状态，控制第二排气机23抽气，将第二容纳腔152的氢气抽出。
当第一腔室14的氢气浓度超标时，控制器21控制开关阀24关闭过线孔16，仅控制第一排气机22抽气即可抽出第一腔室14的氢气。
参考图3，图3所示实施例与图2所示实施例相比，还增加了第二隔板18和第四检测器34，其中，第二隔板18在第二容纳腔152活动连接于箱体1，用于在隔离状态和打开状态之间切换，第四检测器34连接控制器21。当第二隔板18处于隔离状态时，第二隔板18能够将第二容纳腔152隔成第三容纳腔153和第四容纳腔154，第三容纳腔153更靠近第一容纳腔151，第四容纳腔154连通第二排气机23。
图3所示实施例的第一排气机22和第二排气机23均具有抽气和鼓气功能。
氢气供气机42和第二检测器32均位于第一容纳腔151，氧气供气机43、控制器21和第三检测器33均位于第三容纳腔153，第四检测器34位于第四容纳腔154。第三检测器33用于检测第三容纳腔153的氢气浓度，第四检测器34用于检测第四容纳腔154的氢气浓度，并能够分别将检测到的氢气浓度数据传输至控制器21，以使控制器21做出相应的控制指令。
第二隔板18可以通过滑动连接或者转动连接的方式连接于箱体1，以在隔离状态和打开状态之间切换。第二隔板18可以连接一个电机（图中未示出），电机无线连接于控制器21，控制器21通过电机控制第一隔板17在隔离状态和打开状态之间切换。
当第一容纳腔151的氢气浓度超标，且第三容纳腔153和第四容纳腔154的氢气浓度均未超标时，控制器21控制开关阀24关闭过线孔16，控制第一隔板17和第二隔板18均处于打开状态，控制第二排气机23鼓气，将第一容纳腔151的氢气吹出，可以在箱体1上开设用于连通第一容纳腔151的孔，氢气可以经过孔排出至外部空气。
当只有第三容纳腔153的氢气浓度超标时，控制器21控制第一隔板17处于隔离状态，控制第二隔板18处于打开状态，控制第二排气机23抽气，将第三容纳腔153的氢气抽出。
当只有第四容纳腔154的氢气浓度超标时，控制器21控制第二隔板18处于隔离状态，仅控制第二排气机23抽气即可抽出第四容纳腔154的氢气。
当第一腔室14的氢气浓度超标时，控制器21控制开关阀24关闭过线孔16，仅控制第一排气机22抽气即可抽出第一腔室14的氢气。
综上，由图1、图2和图3所示实施例可知，当箱体1的某一部分空间的氢气浓度较高时，无需同时开启第一排气机22和第二排气机23，也能够将氢气排出，节省了工作能源。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、替换及改进，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种船用燃料电池的排气装置，其特征在于，包括：
箱体，内设有用于容纳燃料电池的第一腔室和第二腔室；
排气组件，包括设于所述箱体上第一排气机和第二排气机，所述第一排气机连通所述第一腔室和所述箱体的外部，所述第二排气机连通所述第二腔室和所述箱体的外部；
检测组件，包括控制器、第一检测器和第二检测器，所述第一检测器设于所述第一腔室，用于检测所述第一腔室的氢气浓度；所述第二检测器设于所述第二腔室，用于检测所述第二腔室的氢气浓度；所述控制器同时连接所述第一检测器、所述第二检测器、所述第一排气机及所述第二排气机，所述控制器用于根据所述第一检测器和所述第二检测器检测到的氢气浓度而控制所述第一排气机或者第二排气机工作，以将超标的氢气排出至所述箱体的外部。
2.根据权利要求1所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述排气装置还包括活动设于所述箱体的第一隔板，所述第一隔板位于所述第二腔室，所述第一隔板用于相对所述箱体活动，以将所述第二腔室隔成第一容纳腔和第二容纳腔，所述第二容纳腔连通所述第二排气机。
3.根据权利要求2所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述第二检测器设于所述第一容纳腔，所述检测组件还包括用于测量氢气浓度且连接所述控制器的第三检测器，所述第三检测器设于所述第二容纳腔。
4.根据权利要求3所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述排气装置还包括活动设于所述箱体的第二隔板，所述第二隔板位于所述第二容纳腔，所述第二隔板用于相对所述箱体活动，以将所述第二容纳腔隔成第三容纳腔和第四容纳腔，所述第四容纳腔连通所述第二排气机。
5.根据权利要求4所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述检测组件还包括用于测量氢气浓度且连接所述控制器的第四检测器，所述第三检测器位于所述第三容纳腔，所述第四检测器位于所述第四容纳腔。
6.根据权利要求4所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述第一隔板与所述第二隔板均滑动或转动连接于所述箱体。
7.根据权利要求1所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述排气装置还包括活动设于所述箱体的开关阀，所述开关阀与所述第一排气机分别位于所述箱体的相对两端，所述开关阀连接所述控制器，所述控制器能够控制所述开关阀相对所述箱体活动，以使所述第一腔室和所述第二腔室连通或隔离。
8.根据权利要求7所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述排气装置还包括设于所述箱体的第一导风件，所述第一导风件位于所述第一腔室，所述第一导风件面向所述第二腔室的部位具有第一导风面，在所述开关阀至所述第一排气机的方向上，所述第一导风面与所述第一腔室的内壁之间的距离递减。
9.根据权利要求7所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述第二排气机与所述第一排气机位于所述箱体的同一端，所述排气装置还包括设于所述箱体的主隔板和第二导风件，所述主隔板将所述箱体内部隔成所述第一腔室与所述第二腔室，所述第二导风件在所述第二腔室连接所述主隔板，所述第二导风件背向所述第一腔室的部位具有第二导风面，在所述第二排气机至所述开关阀的方向上，所述第二导风面与所述主隔板之间的距离递减。
10.根据权利要求1所述的船用燃料电池的排气装置，其特征在于，所述第一排气机用于将所述第一腔室的气体抽出至所述箱体外部，所述第二排气机用于将所述箱体外部的空气鼓入至所述第二腔室。
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