CN213692130U - 用于燃料电池系统的尾气排放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于燃料电池系统的尾气排放装置，其包括：套设的内壳和外壳，所述内壳和外壳间形成冷却腔，所述内壳内为汇流排气通道；所述外壳上设有与冷却腔连通的冷却液进口和冷却液出口；所述内壳的一端从所述外壳中伸出形成总排气口，所述内壳的另一端从所述外壳中伸出形成与燃料电池系统的阴极侧排气管相连的阴极排气进口；还包括阳极排气管，所述阳极排气管穿设在所述冷却腔中且一端外露作为阳极排气进口，另一端位于所述汇流排气通道中。本实用新型的尾气排放装置可以避免因冷凝而堵塞。

Description

用于燃料电池系统的尾气排放装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种用于燃料电池系统的尾气排放装置。

背景技术

燃料电池系统通过存储于氢气瓶中的氢气与大气中的氧气进行电化学反应产生电能、热能及水，因其转化效率高，反应过程不产生其他有害化学物质等环保特性，以及低噪声等特点，逐渐被广泛应用于汽车行业。

燃料电池电化学反应过程会产生水、残余空气以及未完全消耗的氢气，需要通过排气管排出系统外部大气中，相比于传统发动机，因其主要生成物质为液态水以及饱和水蒸气，对于燃料电池系统的排气管来说，如何将生成的水分及残余气体排出，成为一项重要的研究课题。

现有技术中，通常将燃料电池堆阴极生成的水及残余空气，阳极生成的水及水蒸汽以及阳极残余的氢气交汇流至尾排管中，经混合后排出系统外部的大气中；因其有液态水及饱和水蒸汽，且各排出口的口径及流速以及相对湿度及温度不同，导致其在尾排管中的汇流点处极易发生冷凝。对于常温状态下这一现象对燃料电池系统的运行并无影响，水蒸气在尾排管中的冷凝有益于系统的运行，可有效避免水蒸气在系统内部发生冷凝而导致产生的液态水堵塞电堆内部流道而因其单低反极等问题，但在低温状态尤其是启动或关机过程中(零度以下)，过多的冷凝发生，极易导致产生的液态水在排气管中结冰并堵塞，导致系统排气压力过大，或者直接堵塞排气管道，导致系统无法工作或者是再次启动。

因此，需要一种避免低温冷凝的燃料电池系统用的尾气排放装置。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于燃料电池系统的尾气排放装置，用于解决现有技术中低温环境启动过程中燃料电池系统的排气易冷凝堵塞排气管的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于燃料电池系统的尾气排放装置，其包括：套设的内壳和外壳，所述内壳和外壳间形成冷却腔，所述内壳内为汇流排气通道；所述外壳上设有与冷却腔连通的冷却液进口和冷却液出口；所述内壳的一端从所述外壳中伸出形成总排气口，所述内壳的另一端从所述外壳中伸出形成与燃料电池系统的阴极侧排气管相连的阴极排气进口；还包括阳极排气管，所述阳极排气管穿设在所述冷却腔中且一端外露作为阳极排气进口，另一端位于所述汇流排气通道中。

优选的，还包括与燃料电池系统中电堆壳内排气口相连的通风排气管，所述通风排气管穿设在所述外壳和内壳中且两端外露。

优选的，所述通风排气管的出气端位于所述总排气口中。

优选的，所述通风排气管与所述总排气口同轴设置。

优选的，所述内壳的一端为弯曲状，且弯曲后从所述外壳轴向延伸的壳壁上穿出。

优选的，所述阳极排气管伸入所述内壳中的管身为与所述内壳轴线呈夹角的倾斜状，且所述阳极排气管进入的气流方向与由所述阴极排气进口进入的气流方向呈锐角。

如上所述，本实用新型的用于燃料电池系统的尾气排放装置，具有以下有益效果：采用套设的内壳和外壳结构，内壳内作为汇流排气通道，而在内、外壳间形成冷却腔，冷却腔通入燃料电池系统所用的冷却液，冷却液的温度一般为65度，当在低温环境下启动时，冷却液在冷却腔中其温度高于燃料电池系统排出的气体温度，即高于内壳中气体的温度，可对内壳进行加热，避免系统初始运行排出的水蒸气在内壳内冷凝，更进一步避免排出的液态水在内壳内结冰，导致堵塞。

附图说明

图1显示为本实用新型的用于燃料电池系统的尾气排放装置示意图。

图2显示为本实用新型的用于燃料电池系统的尾气排放装置的一剖视图。

图3显示为本实用新型的用于燃料电池系统的尾气排放装置的另一剖视图。

元件标号说明

1 外壳

2 内壳

3 阳极排气管

4 冷却液出口

5 阴极排气进口

6 冷却液进口

7 通风排气管

8 总排气口

101 冷却腔

102 汇流排气通道

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种用于燃料电池系统的尾气排放装置，其包括：套设的内壳2和外壳1，内壳2和外壳1间形成冷却腔101，内壳内为汇流排气通道102，外壳1上设有与冷却腔101连通的冷却液进口6和冷却液出口4；所述内壳2的一端从所述外壳1中伸出形成总排气口8，所述内壳2的另一端从所述外壳1中伸出形成与燃料电池系统的阴极侧排气管相连的阴极排气进口5；还包括阳极排气管3，所述阳极排气管3穿设在所述冷却腔101中且一端外露作为阳极排气进口，另一端位于汇流排气通道102中。

本实用新型采用套设的内壳2和外壳1结构，内壳2内作为汇流排气通道102，而在内、外壳间形成冷却腔101，使用时，燃料电池系统的阴极侧排气管排出的液态水/空气/水蒸气通过阴极排气进口5进入内壳1内，见图2中虚线箭头，即进入汇流排气通道102；阳极侧排气管排出的液态水/氢气通过上述阳极排气管3进入汇流排气通道102中，见图2中粗实线箭头，以此使阴极排气和阳极排气汇流后从总排气口8排出。冷却腔101通入燃料电池系统所用的冷却液，冷却液的温度一般为65度，当在低温环境下启动时，冷却液在冷却腔101中其温度高于燃料电池系统排出的气体温度，即高于内壳2中气体的温度，可对内壳2进行加热，避免系统初始运行排出的水蒸气在内壳2内冷凝，更进一步避免排出的液态水在内壳2内结冰，导致堵塞；常温运行过程中，冷却腔101内冷却液温度低于内壳2内气体温度，对内壳2进行冷却，汇流排气通道102为燃料电池系统排气回路内的低温区，引导饱和水蒸气加速冷凝，避免其在回路内其他位置冷凝，导致堵塞。

另一方面，本实施例通过冷却腔101包裹上述汇流排气通道102，可将冷却液进口6与冷却液出口4相对设置，以此使进入内壳2中高速气流形成的气流噪声，被冷却腔101中的冷却液隔绝，降低了了其对外的辐射噪声。

为更好的进行排气，本实施例还包括与燃料电池系统中电堆壳内排气口相连的通风排气管7，所述通风排气管7穿设在所述外壳1和内壳2中且两端外露，其与电堆壳内排气口相连，可将电堆壳内的气体及时排出，避免电堆壳内氢气含量超标，影响电堆性能。

进一步地，见图1及图3所示，上述通风排气管7的出气端位于上述总排气口8中，即通风排气管7穿过外壳1及内壳2，由电堆壳排出的气体经由通风排气管7流入上述汇流排气通道102的尾端，随阴极及阳极排出的残余气体经混合后从总排气口8处排出，避免氢气回流。为便于设置，本实施例中通风排气管7与总排气口8优先为同轴设置，使通风排气管排出气体的流向与汇流排气通道102末端处气体的流向一致，避免内壳2内混合后的含氢废气及液态水回流至通风排气管7中。

见图3所示，本实施例中内壳2的一端为弯曲状，内壳整体呈L形，且弯曲后从所述外壳轴向延伸的壳壁上穿出，以此形成上述总排气口8，弯曲设计可使阳极排气管3和阴极排气进口5进入的高速气流在弯曲处与内壳的内壁形成涡流，使阳极排气和阴极排气充分混合。

见图2所示，本实施例中阳极排气管3伸入所述内壳2中的管身为与所述内壳2轴线呈夹角的倾斜状，且阳极排气管3进入的气流方向与由阴极排气进口5进入的气流方向呈锐角。本实施例中阳极排气管3具有伸入内壳2中的部分，以此能够有效阻挡进入汇流排气通道102中的液态水被吹入阳极排气管3中，另外，阳极排气管3倾斜设置，一方面确保阳极排气中的液态水流入汇流排气通道102中，另一方面可使阳极排气管3进入的高速气流与内壳的内壁碰撞便于形成涡流，使其与阴极排气进口5进入的气体充分混合，便于排出。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种用于燃料电池系统的尾气排放装置，其特征在于，包括：套设的内壳和外壳，所述内壳和外壳间形成冷却腔，所述内壳内为汇流排气通道；所述外壳上设有与冷却腔连通的冷却液进口和冷却液出口；所述内壳的一端从所述外壳中伸出形成总排气口，所述内壳的另一端从所述外壳中伸出形成与燃料电池系统的阴极侧排气管相连的阴极排气进口；还包括阳极排气管，所述阳极排气管穿设在所述冷却腔中且一端外露作为阳极排气进口，另一端位于所述汇流排气通道中。

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池系统的尾气排放装置，其特征在于：还包括与燃料电池系统中电堆壳内排气口相连的通风排气管，所述通风排气管穿设在所述外壳和内壳中且两端外露。

3.根据权利要求2所述的用于燃料电池系统的尾气排放装置，其特征在于：所述通风排气管的出气端位于所述总排气口中。

4.根据权利要求3所述的用于燃料电池系统的尾气排放装置，其特征在于：所述通风排气管与所述总排气口同轴设置。

5.根据权利要求1所述的用于燃料电池系统的尾气排放装置，其特征在于：所述内壳的一端为弯曲状，且弯曲后从所述外壳轴向延伸的壳壁上穿出。

6.根据权利要求1所述的用于燃料电池系统的尾气排放装置，其特征在于：所述阳极排气管伸入所述内壳中的管身为与所述内壳轴线呈夹角的倾斜状，且所述阳极排气管进入的气流方向与由所述阴极排气进口进入的气流方向呈锐角。

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