CN215677807U - 一种冷凝装置及氢氧浓度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种冷凝装置及氢氧浓度检测系统，冷凝装置包括制冷片(1)、低温腔(2)和高温腔(3)，所述的低温腔(2)设置在制冷片(1)的低温侧，高温腔(3)设置在制冷片(1)的高温侧，在低温腔(2)和高温腔(3)内均设置有导热型材(4)，所述的低温腔(2)内设置有冷凝管(5)，高温腔(3)内设置有加热管(6)，所述的冷凝管(5)设有进气口(51)，加热管(6)设有出气口(61)，冷凝管(5)和加热管(6)相连接。与现有技术相比，本实用新型可提高除水效率，降低气体湿度。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种冷凝装置及氢氧浓度检测系统。
背景技术
可逆燃料电池是一种将电解水制氢技术与氢氧燃料电池发电技术相结合的可充放储能电池，循环进行2H2O+电能→2H2+O2的正、逆过程。在电解水的过程中，需要实时对产生的氢与氧进行浓度检测，从而保证系统运行的安全性和可靠性。在氢氧浓度检测系统中，为保证检测结果的准确性，通常设置对待测气体进行预处理的冷凝装置，以去除氢气与氧气中的水分，排除水分对检测结果的影响。
发明专利CN201510359716.5公开了一种样气冷凝装置和样气冷凝方法，该样气冷凝装置包括：电子制冷片、加热管和冷凝管；电子制冷片包括热端和冷端，加热管设置在热端上，加热管的下端设置有样气入口、加热管的上端设置有加热气体出口，冷凝管设置在冷端上，冷凝管与加热管相连接，冷凝管的上端设置有与加热气体出口相配合的加热气体入口。该样气冷凝装置和方法可以将样气中的气态水冷却，提高样气检测准确度，但是，该冷凝方法除水效率不高，难以满足燃料电池领域氢氧浓度检测的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种冷凝装置及氢氧浓度检测系统，提高除水效率，降低气体湿度。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种冷凝装置，包括制冷片、低温腔和高温腔，所述的低温腔设置在制冷片的低温侧，高温腔设置在制冷片的高温侧，在低温腔和高温腔内均设置有导热型材，所述的低温腔内设置有冷凝管，高温腔内设置有加热管，所述的冷凝管设有进气口，加热管设有出气口，冷凝管和加热管相连接。进气口用于样气进入，样气依次经冷凝管冷凝除水和加热管加热降低相对湿度后从出气口流出，进入后续检测装置。
优选地，所述的冷凝管和加热管通过管道相连接。
优选地，所述的低温腔内的导热型材设置在制冷片与冷凝管之间，所述的高温腔内的导热型材设置在制冷片与加热管之间。
优选地，所述的低温腔和高温腔内设置有风扇。
进一步优选地，所述的低温腔内的风扇设置在导热型材和冷凝管之间，所述的高温腔内的风扇设置在导热型材与加热管之间。
优选地，所述的低温腔和高温腔内设置有温度传感器。
进一步优选地，所述的低温腔内的温度传感器设置在导热型材和冷凝管之间，所述的高温腔内的温度传感器设置在导热型材与加热管之间。
进一步优选地，所述的温度传感器和制冷片连接有控制器。
优选地，所述的低温腔和/或高温腔内设置有保温隔热材料。
本实用新型与对比专利冷凝装置的结构、形式与气流进出方式都不同，是先进行冷却再加热气流流向方式，并具隔热保温形式提高冷却与电效率。
一种氢氧浓度检测系统，所述的系统内设有上述的冷凝装置。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1.本实用新型冷凝装置通过将气体依次通过冷凝管冷凝除水和加热管加热降低相对湿度，提高对气体的除水效率、除水效果以及降低其相对湿度，提高后续检测的精确度；
2.本实用新型通过风扇的设置，可提高导热型材对高温腔和低温腔的导热效果，提高导热型材的传热效率；
3.本实用新型通过导热型材及保温隔热材料的设置，进一步减少高温腔的热量的传导扩散与低温腔的外部热传导，减小功耗，提高效率；
4.本实用新型通过温度传感器和控制器的使用，对高温腔和低温腔内的温度进行监控，进而调整制冷片的供电频率或时间，提高装置的可控性和安全性；
5.本实用新型冷凝装置能耗低，对冷量和热量利用充分；
6.本实用新型不需要液冷媒介，不需要高密封要求；
7.本实用新型装置冷却温度能很低，对检测气体湿度冷凝效果佳，使其含水量低，实现高湿度气体进入，低湿度气体排出；
8.本实用新型冷凝装置结构紧凑，体积尺寸较小；
9.本实用新型氢氧浓度检测系统功耗低，尺寸小，有利于轻量化和集成化。
附图说明
图1为实施例1冷凝装置的结构示意图；
图2为实施例2冷凝装置的结构示意图；
图3为实施例3冷凝装置的结构示意图；
图4为实施例5氢氧浓度检测系统的结构示意图；
图5为实施例6冷凝管和加热管的结构示意图；
图6为本实用新型冷凝管装置无高温腔和加热管的使用形式图一；
图7为本实用新型冷凝管装置无高温腔和加热管的使用形式图二；
图中：1-制冷片，2-低温腔，3-高温腔，4-导热型材，5-冷凝管，51-进气口，6-加热管，61-出气口，7-管道，8-风扇，9-温度传感器，100-冷凝装置，101-标准氢气入口，102-采样氢入口，103-排氢出口，104-标准氧气入口，105-采样氧入口，106-排氧出口，107-氢浓度传感器，108-氧浓度传感器，109-通信口，a-电动阀，b-节流阀，c-安全阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种冷凝装置，如图1所示，包括制冷片1、低温腔2、高温腔3、导热型材4、冷凝管5、加热管6和管道7。制冷片1通电后会在两侧产生温差，随着功率和时间的变化，温差会发生变化。制冷片1左侧为高温侧(即热端)，右侧为低温侧(即冷端)，制冷片1的低温侧紧贴设置在低温腔2中的导热型材4，为低温腔2制冷，低温腔2内设置有冷凝管5，制冷片1的高温侧紧贴设置在高温腔3中的导热型材4，为高温腔3制热，高温腔3内设置有加热管6。冷凝管5的底部设有进气口51，加热管6底部设有出气口61，冷凝管5和加热管6通过底部的管道7相连接。
该冷凝装置工作时，待除水的样气(氢气或氧气)通过进气口51进入冷凝管5，在冷凝管5内冷凝除水后，通过管道7进入加热管6降低相对湿度，依次经冷凝管5冷凝除水和加热管6升温后的样气从出气口61排出，进入后续检测装置。
相比现有技术，本实用新型冷凝装置是65℃左右的被测样气先经过低温冷却，凝结除水，再经过加热，样气提高温度后，其饱和蒸汽压随温度而升高，相对湿度进一步降低。
实施例2
一种冷凝装置，如图2所示，在低温腔2和高温腔3内还设置有风扇8，在低温腔2中，风扇8设置在导热型材4与冷凝管5之间，在高温腔3中，风扇8设置在导热型材4与加热管6之间，提高导热型材4和冷凝管5或加热管6之间的传热效率。其余结构与实施例1相同。
实施例3
一种冷凝装置，如图3所示，在低温腔2和高温腔3内还设置有温度传感器9，在低温腔2中，温度传感器9设置在导热型材4与冷凝管5之间，在高温腔3中，温度传感器9设置在导热型材4与加热管6之间，温度传感器9和制冷片1均连接控制器，由温度传感器9采集加热和冷却温度，通过控制器控制制冷片1的供电频率或时间，即可控制低温腔2和高温腔3温度，提高装置的安全性。其余结构与实施例2相同。
实施例4
一种冷凝装置，在低温腔2和高温腔3中设有保温隔热材料，将冷量和热量进行集中和充分利用，降低能耗。其余结构与实施例3相同。
实施例5
一种氢氧浓度检测系统，使用如实施例4所述的冷凝装置100，该检测系统设置在箱体内，具体结构如图4所示，在箱体上设有标准氢气入口101、采样氢入口102、排氢出口103、标准氧气入口104、采样氧入口105、排氧出口106，在箱体内设有冷凝装置100、氢浓度传感器107和氧浓度传感器108。
两个冷凝装置100分别设置在采样氢入口102和采样氧入口105所连接的采样氢管路和采样氧管路上，在标准氢气入口101和采样氢入口102所连接的标准氢气管路和采样氢管路上均设有电动阀a，在标准氢气管路和采样氢管路汇合的氢气总管路上设有节流阀b、氢浓度传感器107和安全阀c，检测后的氢气从排氢出口103排出，在标准氧气入口104和采样氧入口105所连接的标准氧气管路和采样氧管路上均设有电动阀a，在标准氧气管路和采样氧管路汇合的氧气总管路上设有节流阀b、氧浓度传感器108和安全阀c，检测后的氧气从排氧出口106排出。氢浓度传感器107和氧浓度传感器108通过设置在箱体的通信口109与外部控制器实时通信。
氢浓度传感器107和氧浓度传感器108的工作流量范围约100～500mL/min，湿度工作范围0～95％，通过冷凝装置100降温最大温差可达90℃，即可降温到-40℃。这样能更好的冷凝被检测的气体，降低其湿度。由于所需检测气体流量较小，因此整个装置功耗也小，尺寸也小。
实施例6
一种冷凝装置，如图5所示，冷凝管5的底部设有进气口51，加热管6底部设有出气口61，冷凝管5和加热管6通过顶部的管道7相连接。
冷凝管5气体下进上出便于凝结的水往下收集，加热管6只是加热降低相对湿度而无水收集，因此加热管路不作流向要求。
本实用新型冷凝装置灵活性强，如图6～7所示，本实用新型冷凝装置还可去除高温腔和加热管使用，在制冷片1的高温侧设置导热型材4导热，并通过风扇8及时散热。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冷凝装置，其特征在于，包括制冷片(1)、低温腔(2)和高温腔(3)，所述的低温腔(2)设置在制冷片(1)的低温侧，高温腔(3)设置在制冷片(1)的高温侧，在低温腔(2)和高温腔(3)内均设置有导热型材(4)，所述的低温腔(2)内设置有冷凝管(5)，高温腔(3)内设置有加热管(6)，所述的冷凝管(5)设有进气口(51)，加热管(6)设有出气口(61)，冷凝管(5)和加热管(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于，所述的冷凝管(5)和加热管(6)通过管道(7)相连接。
3.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于，所述的低温腔(2)内的导热型材(4)设置在制冷片(1)与冷凝管(5)之间，所述的高温腔(3)内的导热型材(4)设置在制冷片(1)与加热管(6)之间。
4.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于，所述的低温腔(2)和高温腔(3)内设置有风扇(8)。
5.根据权利要求4所述的冷凝装置，其特征在于，所述的低温腔(2)内的风扇(8)设置在导热型材(4)和冷凝管(5)之间，所述的高温腔(3)内的风扇(8)设置在导热型材(4)与加热管(6)之间。
6.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于，所述的低温腔(2)和高温腔(3)内设置有温度传感器(9)。
7.根据权利要求6所述的冷凝装置，其特征在于，所述的低温腔(2)内的温度传感器(9)设置在导热型材(4)和冷凝管(5)之间，所述的高温腔(3)内的温度传感器(9)设置在导热型材(4)与加热管(6)之间。
8.根据权利要求6所述的冷凝装置，其特征在于，所述的温度传感器(9)和制冷片(1)连接有控制器。
9.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于，所述的低温腔(2)和/或高温腔(3)内设置有保温隔热材料。
10.一种氢氧浓度检测系统，其特征在于，所述的系统内设有如权利要求1～9任一项所述的冷凝装置。
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