[发明专利]用于氢燃料电池的尾气消氢系统

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种用于氢燃料电池的尾气消氢系统。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。与常规电池的不同之处在于直接通过电化学反应将储存在燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能，能力转化效率高、可靠性高、环境污染低，具有广阔发展和应用前景。尤其是氢燃料电池，更是一种新型、高效、清洁、适应性强的发电系统，目前已在汽车、分布式发电、备用电源、便携式电源、飞机、轮船、空间站、潜艇等应用中得到开发和验证。

氢燃料电池产物仅为水，然而就目前燃料电池技术而言，氢燃料利用率难以达到100%，因此其阳极尾气不可避免的含有未参加反应的氢气。阳极尾气中的氢气若不经任何处理就直接排放到大气中，会带来严重的安全隐患。这主要是因为氢气是一种具有可燃性、爆炸性、且化学性质极其活泼的气体，在空气中的爆炸极限为4-75%，在氧气环境中的爆炸极限为4-94%，一旦遇到明火或者静电就会发生燃烧甚至爆炸。因此，妥善的处理氢燃料电池尾气中的氢气具有重要现实现实意义和工程价值。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，设计一种用于氢燃料电池的尾气消氢系统，该系统可实现对氢燃料电池尾气中氢气的妥善处理，降低氢气排放带来的安全隐患。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于氢燃料电池的尾气消氢系统，包括通过连接管依次连接氢燃料电池电堆的收集水箱、冷凝器、干燥器和合金储氢罐，所述的收集水箱内设置有汽水分离装置，所述的收集水箱的排水管上设置有第四电磁阀，所述的干燥器和合金储氢罐之间的连接管上设置有排气管，所述的排气管上设置有第三电磁阀。

所述的收集水箱上设置有液位计和液位开关。

所述的干燥器和合金储氢罐之间的连接管上设置有止回阀和压力变送器。

所述的冷凝器采用管壳式冷凝器，所述的冷凝器的冷凝水出口通过出水管与收集水箱相连通。

所述的收集水箱与氢燃料电池电堆和冷凝器之间的连接管上分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀。

所述的干燥器内设置有五氧化二磷干燥剂。

所述的合金储氢罐采用TiFe系合金件。

所述的连接管、排水管、出水管和排气管均采用不锈钢管道。

本发明的有益效果是：

1）本发明系统自耗功率低；

2）本发明采用合金储氢罐收集尾气中氢气，氢气利用率高，系统成本低；

3）本发明系统结构简单、安全可靠、操作方便、制造和维护成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

各附图标记为：1—第一电磁阀，2—第二电磁阀，3—冷凝器，4—干燥器，5—止回阀，6—第三电磁阀，7—第四电磁阀，8—氢燃料电池电堆，9—收集水箱，10—合金储氢罐，11—液位计，12—液位开关，13—压力变送器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1所示，本发明公开了一种用于氢燃料电池的尾气消氢系统，包括通过连接管依次连通的氢燃料电池电堆8、收集水箱9、冷凝器3、干燥器4和合金储氢罐10，所述的收集水箱9内设置有汽水分离装置，可实现尾气的汽水分离；所述的收集水箱9上设置有液位计11和液位开关12，结合设置在收集水箱9排水管上的第四电磁阀7实现液态水的及时排出。

所述的收集水箱9与氢燃料电池电堆8和冷凝器3之间的连接管上分别设置有第一电磁阀1和第二电磁阀2。

所述的合金储氢罐10采用TiFe系合金件，所述的干燥器4和合金储氢罐10之间的连接管上设置有止回阀5、压力变送器13和排气管，所述的排气管上设置有第三电磁阀6，可实现消氢后尾气的排空。

所述的冷凝器3采用管壳式冷凝器，所述的冷凝器3的冷凝水出口通过出水管与收集水箱9相连通。

所述的干燥器4内设置有五氧化二磷干燥剂。

所述的连接管、排水管、出水管和排气管均采用不锈钢管道。

结合图1所示，对本发明的技术原理作如下说明：

氢燃料电池电堆8阳极尾气首先通过收集水箱9进行汽水分离，实现尾气的初始处理。收集水箱9通过设置液位计11和液位开关12，结合第四电磁阀7实现液态水的排放。

经汽水分离的尾气随后依次通过冷凝器3和干燥器4进行冷凝、干燥，实现尾气进一步除水处理。该过程所形成的冷凝水经出水管道排放至收集水箱9。