CN204767887U - 一种用于燃料电池电源的空气净化器 - Google Patents

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黄姝青
张宝春
靳殷实
宋艳平
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Abstract

本实用新型公开一种用于燃料电池电源的空气净化器，包括壳体、气体入口、挡水板、初效过滤器、多级过滤器、气体出口。气体入口和气体出口分别设置在壳体的前后壁，挡水板、初效过滤器、多级过滤器依次安装在壳体内并与壳体的内壁相连接，挡水板位于气体入口之后，多级过滤器位于气体出口前部。多级过滤器的每一级过滤器均包括隔板、多个具有透气性的吸附构件和吸附层，隔板与壳体的内壁连接，吸附构件为圆柱形且两端设置开口，吸附构件的其中一端与隔板连接或与隔板为一体设置，吸附层由位于吸附构件外部的吸附颗粒或者包裹有吸附颗粒的碳纤维填充而成。本实用新型提供的空气净化器提高了净化空气的能力，降低吸附材料的更换次数，延长使用时间。

Description

一种用于燃料电池电源的空气净化器
技术领域
本实用新型涉及净化技术领域，特别是指一种用于燃料电池电源的空气净化器。
背景技术
燃料电池是一种高效电化学能量转换器，只要有氢气和空气不断输入，就能源源不断地产生电能。与传统基站电源相比，具有适应范围温度广、重量轻、占地面积小、寿命长、安全性高、低噪音、无废气排放等优点，成为传统基站电源最理想的替代者之一。目前，燃料电池一般采用空气作为氧化剂。然而，研究表明，空气中的颗粒物、盐雾及杂质气体如SO2、NOx等会污染燃料电池，降低燃料电池性能，影响燃料电池寿命。因此，非常有必要合理设计一种空气净化装置，净化空气，消除杂质，如颗粒物、盐雾及杂质气体对燃料电池的影响，延长燃料电池寿命，加快燃料电池替代传统基站电源的商业化道路。
传统空气净化器主要用来过滤空气中的固体颗粒物，一些室内空气净化器也对甲醛、苯、SO2等杂质气体吸附脱除。目前，专门针对燃料电池车用电源及基站电源系统的空气净化器鲜少报道，尤其是针对车辆密度大、高空气污染的城镇环境，空气净化对于燃料电池的寿命非常重要。城镇空气中由于汽车尾气、燃煤发电及其它化学污染等，造成空气中有害气体杂质、含苯环等有机类颗粒吸附物的含量较高，会明显地影响燃料电池的寿命。另一方面，传统的空气净化器需要定期更换滤芯，通常更换周期在3个月左右，这对于燃料电池设备的使用者来说是一个较高的成本消耗。因此，需要设计一种长效的装置来有效去除空气中的有害杂质。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种用于燃料电池电源的空气净化器，有效的提高了净化空气的能力，降低吸附材料的更换次数，延长了净化器的使用时间。
基于上述目的本实用新型提供的用于燃料电池电源的空气净化器，包括壳体、气体入口、挡水板、初效过滤器、多级过滤器、气体出口。
所述气体入口和气体出口分别设置在壳体的前后壁，所述挡水板、所述初效过滤器、所述多级过滤器依次安装在所述壳体内并与壳体的内壁相连接，所述挡水板位于气体入口之后，所述多级过滤器位于气体出口前部。
所述多级过滤器的每一级过滤器均包括隔板、多个具有透气性的吸附构件和吸附层。所述隔板与壳体的内壁连接，所述吸附构件为圆柱形且两端设置开口，所述吸附构件的其中一端与隔板连接或与隔板为一体设置，所述吸附层设置在圆柱结构外部并与壳体内壁连接。所述吸附层由位于吸附构件外部的吸附颗粒或者包裹有吸附颗粒的碳纤维填充而成。
所述挡水板的形状为连续的W形。
所述多级过滤器包括三级过滤器。
所述隔板与壳体内壁的连接部位安装密封组件。
所述初效过滤器采用无纺布。
所述吸附构件均匀分布在隔板上。
所述气体出口通过圆形法兰与壳体连接。
所述挡水板、所述初效过滤器、所述多级过滤器可单独拆卸更换。
所述三级过滤器从前至后依次包括第一级过滤器、第二级过滤器和第三级过滤器。
所述第一级过滤器内，所述吸附层为离子交换树脂或大颗粒多孔无定形碳颗粒等粗效过滤材料填充而成，所述吸附构件内部填充活性碳纤维。
所述第二级过滤器内，所述吸附层为小粒径活性碳颗粒填充而成，所述吸附构件内部填充吸附了高活性银的碳复合颗粒。
所述第三级过滤器内，吸附层为包裹有高锰酸钾颗粒的活性碳颗粒填充而成，吸附构件内部填充表面包覆少量铂颗粒的碳纤维。
从上面所述可以看出，本实用新型提供的用于燃料电池电源的空气净化器，通过设置多级过滤器，有效的提升长效空气净化器的净化能力，极大地减少过滤器内滤芯的更换次数。此外，通过在多级过滤器内填充吸附能力不同的物理与化学吸附材料，能够有效过滤空气中98％的颗粒物及有害化学物质，杂质气体SO2、NOx、多苯环芳香烃等也能得到有效脱除，极大地增加了多级过滤器的环境适应性和灵活性，达到长效净化空气效果。而且在多级过滤器内设置圆柱形的吸附构件，增大了气体与颗粒杂质的接触面积，使颗粒杂质得到充分均匀的过滤。
附图说明
图1为本实用新型实施用于燃料电池电源的空气净化器结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
参照图1所示，其为本实用新型实施例用于燃料电池电源的空气净化器，包括壳体12、气体入口1、挡水板2、初效过滤器3、多级过滤器、气体出口7。其中，所述气体入口1为长方形或正方形结构，所述气体出口7为圆形结构。本实用新型提供的壳体12采用塑料、不锈钢或钛等耐腐蚀性材料，挡水板2采用不锈钢材料或其它材料。
所述气体入口1和气体出口7分别设置在壳体12的前后壁，所述挡水板2、所述初效过滤器3、所述多级过滤器依次安装在所述壳体12内并与壳体12的内壁相连接，所述挡水板2位于气体入口1之后，所述多级过滤器位于气体出口7前部。
所述多级过滤器的每一级过滤器均包括隔板6、多个具有透气性的吸附构件4和吸附层11。所述隔板6与壳体12的内壁连接，所述吸附构件4为圆柱形且两端设置开口，所述吸附构件4的其中一端与隔板6连接或与隔板6为一体设置。所述吸附层11由位于吸附构件4外部的吸附颗粒或者包裹有吸附颗粒的碳纤维填充而成。其中，圆柱形的吸附构件4能够增大气体与滤料之间的接触面积，提高过滤气体的有效性。在本实用新型实施例中，所述吸附构件4采用透气性好的硬质材料。
空气流入多级过滤器时，先经过吸附层11，再经过吸附构件4流向下一级过滤器。在同一级过滤器内，吸附构件4内部填充的吸附材料和吸附层11的吸附能力不同，与吸附层11相比，吸附构件4内部填充的吸附材料能够吸附粒径更小的杂质。多级过滤器从前至后填充的吸附物质能够吸附的颗粒粒径逐渐减小。
作为一个实施例，所述挡水板2的形状为连续的W形，使由气体入口1进入的气体在通过挡水板2时得到充分过滤。
作为本实用新型的另一个实施例，所述初效过滤器3采用无纺布，初效过滤器3主要用来对空气进行初级过滤，用于过滤掉夹杂在空气中的大颗粒固定物质。
作为另一个实施例，所述吸附构件4均匀分布在隔板6上，提高杂质或有害物质的吸附的有效性。
所述多级过滤器的级数可以依据燃料电池电源所处的实际环境设置，提高过滤效果。作为本实用新型的一个实施例，所述多级过滤器包括三级过滤器，所述三级过滤器从前至后依次包括第一级过滤器10、第二级过滤器9和第三级过滤器8。所述第一级过滤器10内，吸附层11为离子交换树脂或较大颗粒多孔无定形碳颗粒填充而成，吸附构件4内部填充活性碳纤维。所述第二级过滤器9内，吸附层11为小粒径活性碳颗粒填充而成，吸附构件4内部填充吸附了高活性银的碳复合颗粒。所述第三级过滤器8内，吸附层11为包裹有高锰酸钾颗粒的活性碳颗粒填充而成，吸附构件4内部填充表面包覆有少量铂颗粒的碳纤维。第二级和第三级过滤器能对气体中的有害气体杂质进行化学吸附。
所述多级过滤器从前至后填充的吸附材料吸附的颗粒粒径逐级减小。根据实际的大气环境，填充多级吸附材料能够有效过滤空气中98％的颗粒物及有害化学物质，杂质气体SO2、NOx、多苯环芳香烃等也能得到有效脱除，极大地增加了多级过滤器的环境适应性和灵活性，尤其是针对车辆密度大、高空气污染的城镇环境，也具有很好的净化能力，避免频繁更换吸附材料。多级过滤器将物理吸附材料和化学吸附材料结合在一起共同吸附气体中的颗粒物及其他杂质，达到长效净化空气效果。
作为本实用新型的一个实施例，所述隔板6与壳体12的内壁的连接部位安装密封组件5，保证每一级过滤器之间的密封性，使气体通过吸附构件4进入后一级过滤器。
作为本实用新型的另一个实施例，所述气体出口7通过圆形法兰(未示出)与壳体12连接，便于后续气路的链接。
作为本实用新型的另一个实施例，所述挡水板2、所述初效过滤器3、所述多级过滤器可单独拆卸更换，方便维护。
采用本实用新型的空气净化器净化气体的具体步骤为：被污染的空气通过气体入口1进入，先经过挡水板2，空气中的水汽在挡水板2上凝结成水滴残留在挡水板上，部分杂质也会随着水滴而被有效阻挡。空气继续通过挡水板2流向初效过滤器3，夹杂在空气中的固体大颗粒被过滤。空气经过初效过滤器3后继续流向多级过滤器，在本实用新型实施例中，气体经过第一级过滤器10的吸附构件4进入第二级过滤器9、接着经过第二级过滤器9的吸附构件4进入到第三级过滤器8。最后，气体通过第三级过滤器8的吸附构件4流向气体出口7。经过多级过滤器内部填充的物理和化学吸附材料的多层过滤，空气中98％的颗粒物及有害化学物质得到有效过滤以及净化。
经过快速试验评估，多层过滤器使用期限为12～18个月，挡水板2使用期限为18～32个月，初效过滤器3使用期限为12～24个月，远高于目前常用过滤器寿命。
由此可见，本实用新型提供的用于燃料电池电源的空气净化器，通过设置多级过滤器，有效的提升长效空气净化器的净化能力，极大地减少过滤器内滤芯的更换次数。此外，通过在多级过滤器内填充吸附能力不同的物理与化学吸附材料，能够有效过滤重度污染的空气中98％的颗粒物及有害化学物质，杂质气体SO2、NOx、多苯环芳香烃等也能得到有效脱除，极大地增加了多级过滤器的环境适应性和灵活性，达到长效净化空气效果。而且在多级过滤器内设置圆柱形的吸附构件，增大了气体与滤料之间的接触面积，使颗粒杂质得到充分均匀的过滤，同时提高吸附材料的有效性，延长吸附材料的使用周期。本实用新型提供的长效空气净化器使用寿命长，适用性广，尤其适用于车辆密度大、高空气污染的城镇环境。挡水板、初效过滤器、多级过滤器均可单独拆卸更换，方便维护。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，包括壳体、气体入口、挡水板、初效过滤器、多级过滤器、气体出口；
所述气体入口和气体出口分别设置在壳体的前后壁，所述挡水板、所述初效过滤器、所述多级过滤器依次安装在所述壳体内并与壳体的内壁相连接，所述挡水板位于气体入口之后，所述多级过滤器位于气体出口前部；
所述多级过滤器的每一级过滤器均包括隔板、多个具有透气性的吸附构件和吸附层，所述隔板与壳体的内壁连接，所述吸附构件为圆柱形且两端设置开口，所述吸附构件的其中一端与隔板连接或与隔板为一体设置，所述吸附层由位于吸附构件外部的吸附颗粒或者包裹有吸附颗粒的碳纤维填充而成。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，所述挡水板的形状为连续的W形。
3.根据权利要求1所述的用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，所述多级过滤器包括三级过滤器。
4.根据权利要求1所述的用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，所述隔板与壳体内壁的连接部位安装密封组件。
5.根据权利要求1所述的用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，所述初效过滤器采用无纺布。
6.根据权利要求1所述的用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，所述吸附构件均匀分布在隔板上。
7.根据权利要求1所述的用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，所述气体出口通过圆形法兰与壳体连接。
8.根据权利要求1所述的用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，所述挡水板、所述初效过滤器、所述多级过滤器可单独拆卸更换。
9.根据权利要求3所述的用于燃料电池电源的空气净化器，其特征在于，所述三级过滤器从前至后依次包括第一级过滤器、第二级过滤器和第三级过滤器；
所述第一级过滤器内，所述吸附层为离子交换树脂或大颗粒多孔无定形碳颗粒填充而成，所述吸附构件内部填充活性碳纤维；
所述第二级过滤器内，所述吸附层为小粒径活性碳颗粒填充而成，所述吸附构件内部填充吸附了高活性银的碳复合颗粒；
所述第三级过滤器内，所述吸附层为包裹有高锰酸钾颗粒的活性碳颗粒填充而成，吸附构件内部填充表面包覆少量铂颗粒的碳纤维。
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