CN220294453U - 一种氢气混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氢气混合装置，包括：进气管及混合管，所述进气管包括：干氢气接头、扩散管、固定板、进气端板、固定柱及螺旋板，所述进气端板设有若干个用于分散干氢气的格栅孔，所述螺旋板与固定柱固定连接，所述混合管包括：壳体、收缩管及混合气接头，所述壳体包括内壳体及外壳体，所述外壳体与内壳体两者之间形成收容空间，所述外壳体设有与收容空间相贯通的湿氢气接头，所述内壳体设有用于分散湿氢气的若干个通孔，所述进气端板与内壳体之间设有密封件，所述内壳体内形成干氢气与湿氢气的混合腔，所述进气管的固定板与所述混合管的壳体之间通过若干个固定件连接，从而大大提升了干氢气与湿氢气混合的均匀性，延长了电堆的寿命。

Description

一种氢气混合装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及一种氢气混合装置。

背景技术

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。燃料电池的氢气供给量通常会大于氢气的理论消耗量，如果不做氢气回收循环利用而将这些过量供应的氢气直接随尾气排放，会造成氢气的大量浪费，同时大量未反应的氢气经尾排口排放至大气会造成极大的高浓度排氢隐患，因此需要对电堆反应后的湿氢气进行回收利用，由于电堆反应后的氢气为湿氢气，因此湿氢气如果需要重复利用再次送入电堆反应的话，首先需要通过气水分离器将多余的液态水分离，然后将分离后的湿氢气与干氢气同时进入氢气混合装置中进行混合，最后将混合后的氢气送入电堆中进行反应，现有技术中的氢气混合装置是一个三通管结构，即一个管口通入湿氢气，一个管口通入干氢气，混合后通过另一个管口出来，该三通管式的氢气混合装置虽然结构较为简单，但是混合的效果较差，也就是它无法做到干氢气与湿氢气之间充分的混合，从而导致反应时电堆的各个单片上的氢气质量分数和温度均不相同，最终导致电堆极差过大，影响电堆的寿命和电堆效率。

因此，有必要提供一种解决上述技术问题的氢气混合装置。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可使干氢气与湿氢气混合均匀的氢气混合装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种氢气混合装置，包括：进气管及混合管，所述进气管包括：干氢气接头、扩散管、固定板、进气端板、固定柱及螺旋板，所述扩散管设置于干氢气接头与固定板之间，所述进气端板设置于固定板的一侧，所述进气端板设有若干个用于分散干氢气的格栅孔，所述固定柱的其中一个自由末端与进气端板固定连接，所述螺旋板与固定柱固定连接，所述混合管包括：壳体、收缩管及混合气接头，所述壳体包括内壳体及外壳体，所述外壳体与内壳体两者之间形成收容空间，所述外壳体设有与收容空间相贯通的湿氢气接头，所述内壳体设有用于分散湿氢气的若干个通孔，所述收缩管设置于壳体与混合气接头之间，所述进气管的进气端板、固定柱及螺旋板伸入混合管的内壳体内，所述进气端板与内壳体之间设有密封件，所述内壳体内形成干氢气与湿氢气的混合腔，所述进气管的固定板与所述混合管的壳体之间通过若干个固定件连接。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：所述进气端板的侧壁和/或所述内壳体的内壁设有与密封件相配合的凹槽。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：所述若干个格栅孔沿进气端板的端壁的圆周方向均匀分布。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：所述固定件为螺栓，所述混合管壳体的端面上设有若干个与螺栓相配合的第一螺纹孔，所述固定板上设有若干个与螺栓相配合的第二螺纹孔或通孔。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：所述固定板呈环状设置。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：所述扩散管呈圆锥状设置，所述扩散管的窄口端与干氢气接头相焊接，所述扩散管的宽口端与固定板相焊接。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：所述收缩管呈圆锥状设置，所述收缩管的窄口端与混合气接头相焊接，所述收缩管的宽口端与壳体相焊接。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：若干个通孔在内壳体上呈均匀分布，所述通孔的直径为4mm。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：所述固定柱的其中一个自由末端焊接于进气端板端壁的中心，所述固定柱由实心的不锈钢钢管制成。

优选地，本实用新型中的一种氢气混合装置进一步设置为：所述干氢气接头、湿氢气接头及混合气接头内均设有内螺纹。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型中的氢气混合器通过在进气端板上设有若干个用于分散干氢气的格栅孔，在内壳体上设有用于分散湿氢气的若干个通孔，从而可使干氢气与湿氢气进行分散后再进行混合，从而大大提高了混合均匀度，另外本实用新型通过设置螺旋板，从而可使氢气多次扭转，增加了混合的行程，从而提高了干氢气与湿氢气混合的均匀度，另外本实用新型还通过在干氢气接头与固定板之间设置扩散管，从而可降低干氢气的流速，延长干氢气与湿氢气在内壳内混合的时间，进而进一步提高混合的均匀度，本实用新型通过上述诸多结构的改进，大大提升了干氢气与湿氢气混合的均匀性，从而改善了电堆极差过大的情况，延长了电堆的寿命，并改善了电堆效率。

附图说明

图1为本实用新型中氢气混合装置的主视结构示意图。

图2为本实用新型中氢气混合装置的侧视结构示意图。

图3为本实用新型中氢气混合装置的分解结构示意图。

图4为本实用新型中氢气混合装置的剖视结构示意图。

图5为本实用新型中进气管的结构示意图。

图6为本实用新型中混合管的结构示意图。

图7为氢气回收循环组件的结构示意图。

图1至图6中：1、进气管，10、干氢气接头，11、扩散管，12、固定板，120、通孔，13、进气端板，130、格栅孔，131、凹槽，14、固定柱，15、螺旋板，2、混合管，20、壳体，200、内壳体，201、外壳体，202、收容空间，203、通孔，21、收缩管，22、混合气接头，23、湿氢气接头，24、混合腔，25、第一螺纹孔，3、密封件，4、固定件。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型所述的一种氢气混合装置作进一步的详细描述。

参图1至图6所示，一种氢气混合装置，包括：进气管1及混合管2，所述进气管1包括：干氢气接头10、扩散管11、固定板12、进气端板13、固定柱14及螺旋板15，所述扩散管11呈圆锥状设置，所述固定板12呈环状设置，所述扩散管11的窄口端与干氢气接头10相焊接，所述扩散管11的宽口端与固定板12相焊接。所述扩散管11的作用是：降低干氢气的流速，从而延长干氢气与湿氢气在内壳内混合的时间，进而提高混合的均匀性，所述进气端板13焊接于固定板12的一侧，所述进气端板13设有若干个用于分散干氢气的格栅孔130，所述若干个格栅孔130沿进气端板13的端壁的圆周方向均匀分布，所述固定柱14的其中一个自由末端焊接于进气端板13端壁的中心，在本实施方式中，所述固定柱14由实心的不锈钢钢管制成。所述螺旋板15与固定柱14相焊接。

所述混合管2包括：壳体20、收缩管21及混合气接头22，所述壳体20包括呈圆筒状设置的内壳体200及呈圆筒状设置的外壳体201，在本实施方式中，所述内壳体200与外壳体201一体成型，当然在其他的实施方式中，所述内壳体200与外壳体201之间也可采用诸如焊接之类的固定方式连接，所述外壳体201与内壳体200两者之间形成收容空间202，所述外壳体201设有与收容空间202相贯通的湿氢气接头23，所述内壳体200设有用于分散湿氢气的若干个通孔203，若干个通孔203在内壳体200上呈均匀分布，所述通孔203的直径为4mm。所述收缩管21呈圆锥状设置，所述收缩管21的窄口端与混合气接头22相焊接，所述收缩管21的宽口端与壳体20相焊接，在本实施方式中，所述收缩管21的宽口端与内壳体200相焊接，当然在其他的实施方式中，所述收缩管21的宽口端也可与外壳体201相焊接，均可实现本实用新型，所述收缩管21的作用是可增加混合后氢气的流速，使混合后的氢气快速达到混合气接头22。所述进气管1的进气端板13、固定柱14及螺旋板15伸入混合管2的内壳体200内，所述进气端板13与内壳体200之间设有密封件3，在本实施方式中，所述进气端板13的侧壁上设有与密封件3相配合的凹槽131，所述密封件3收容于该凹槽131内，当然在其他的实施方式中，所述凹槽设置于内壳体200的内壁上或者所述凹槽同时设置于进气端板13的侧壁跟内壳体200的内壁上，均可实现本实用新型。所述内壳体200内形成干氢气与湿氢气的混合腔24，所述进气管1的固定板12与所述混合管2的壳体20之间通过若干个固定件4连接，在本实施方式中，所述固定件4为螺栓，所述混合管2的壳体20的端面上设有若干个与螺栓相配合的第一螺纹孔25，所述固定板12上设有若干个与螺栓相配合的通孔120，当然在其他的实施方式中所述固定板12上的通孔120也可为螺纹孔。本实用新型中干氢气接头10、湿氢气接头23及混合气接头22内均设有内螺纹，从而可方便连接。

本实用新型中氢气混合装置的工作原理为：干氢气从进气管1的干氢气接头10进入，然后通过扩散管11来降低干氢气的流速，接着降速后的干氢气被进气端板13的格栅孔130打散后进入内壳体200内的混合腔24，湿氢气从混合管2的湿氢气接头23进入到外壳体201与内壳体200之间的收容空间202内，然后再通过内壳体200上的若干个通孔203打散后进入到内壳体200内的混合腔24，在混合腔24内，干氢气与湿氢气得到充分的混合后通过混合气接头22出来，所述螺旋板15的作用是使氢气多次扭转，增加了混合的行程，从而进一步提高了干氢气与湿氢气混合的均匀度。

请参阅图7，其揭示了本实用新型中的氢气混合装置应用于氢气回收循环组件中的结构示意图，该氢气回收循环组件包括高压氢气、截止阀、比例阀、氢气混合装置、氢气循环泵、气水分离器、吹扫阀跟电堆，所述截止阀的输入端连接高压氢气，所述比例阀的输入端连接截止阀的输出端；所述比例阀的输出端连接氢气混合装置的干氢气接头10，所述气水分离器的输入端连接电堆氢气出口，所述气水分离器出口连接氢气循环泵的输入端，所述氢气循环泵的出口连接氢气混合器的湿氢气接头，高压氢气为压力35MPa的氢气源（即干氢气），截止阀用于控制干氢气的通断，比例阀用于调节干氢气的流量，氢气混合装置用于对干氢气及湿氢气进行混合，所述氢气循环泵用于将气水分离器分离后的湿氢气送入氢气混合装置内，所述气水分离器用于对电堆反应后产生的湿氢气中多余的液态水进行分离，所述吹扫阀用于定期将杂质气体和液态水排除。所述电堆为发生电化学反应的场所。所述氢气回收循环组件的工作原理为：电堆反应后产生的湿氢气进入气水分离器进行气水分离，将多余的液态水分离掉，然后将分离出的湿氢气通过氢气循环泵进入氢气混合装置，同时干氢气也进入氢气混合装置，然后通过氢气混合装置对干氢气跟湿氢气进行混合，以使得混合后的氢气满足湿度要求后再次进入到电堆中进行反应，从而实现了氢气的循环利用。

综上所述，本实用新型中的氢气混合器通过在进气端板13上设有若干个用于分散干氢气的格栅孔130，在内壳体200上设有用于分散湿氢气的若干个通孔203，从而可使干氢气与湿氢气进行分散后再进行混合，从而大大提高了混合均匀度，另外本实用新型通过设置螺旋板15，从而可使氢气多次扭转，增加了混合的行程，从而提高了干氢气与湿氢气混合的均匀度，另外本实用新型还通过在干氢气接头10与固定板12之间设置扩散管11，从而可降低干氢气的流速，延长干氢气与湿氢气在内壳内混合的时间，进而进一步提高混合的均匀度，本实用新型通过上述诸多结构的改进，大大提升了干氢气与湿氢气混合的均匀性，从而改善了电堆极差过大的情况，延长了电堆的寿命，并改善了电堆效率。

上述的实施例仅例示性说明本实用新型创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本实用新型；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种氢气混合装置，其特征在于：包括：进气管及混合管，所述进气管包括：干氢气接头、扩散管、固定板、进气端板、固定柱及螺旋板，所述扩散管设置于干氢气接头与固定板之间，所述进气端板设置于固定板的一侧，所述进气端板设有若干个用于分散干氢气的格栅孔，所述固定柱的其中一个自由末端与进气端板固定连接，所述螺旋板与固定柱固定连接，所述混合管包括：壳体、收缩管及混合气接头，所述壳体包括内壳体及外壳体，所述外壳体与内壳体两者之间形成收容空间，所述外壳体设有与收容空间相贯通的湿氢气接头，所述内壳体设有用于分散湿氢气的若干个通孔，所述收缩管设置于壳体与混合气接头之间，所述进气管的进气端板、固定柱及螺旋板伸入混合管的内壳体内，所述进气端板与内壳体之间设有密封件，所述内壳体内形成干氢气与湿氢气的混合腔，所述进气管的固定板与所述混合管的壳体之间通过若干个固定件连接。

2.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：所述进气端板的侧壁和/或所述内壳体的内壁设有与密封件相配合的凹槽。

3.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：所述若干个格栅孔沿进气端板的端壁的圆周方向均匀分布。

4.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：所述固定件为螺栓，所述混合管壳体的端面上设有若干个与螺栓相配合的第一螺纹孔，所述固定板上设有若干个与螺栓相配合的第二螺纹孔或通孔。

5.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：所述固定板呈环状设置。

6.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：所述扩散管呈圆锥状设置，所述扩散管的窄口端与干氢气接头相焊接，所述扩散管的宽口端与固定板相焊接。

7.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：所述收缩管呈圆锥状设置，所述收缩管的窄口端与混合气接头相焊接，所述收缩管的宽口端与壳体相焊接。

8.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：若干个通孔在内壳体上呈均匀分布，所述通孔的直径为4mm。

9.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：所述固定柱的其中一个自由末端焊接于进气端板端壁的中心，所述固定柱由实心的不锈钢钢管制成。

10.如权利要求1所述的一种氢气混合装置，其特征在于：所述干氢气接头、湿氢气接头及混合气接头内均设有内螺纹。