[实用新型]一种车载燃料氢气纯化装置

说明书

本实用新型公开一种车载燃料氢气纯化装置，属于燃料电池汽车领域。车载储氢罐连接一TSA吸附装置，所述TSA吸附装置包括二个以上的变温吸附塔，变温吸附塔上分别完成吸附、升温解吸、降温、升压步骤，且当变温吸附塔A进行吸附步骤时，变温吸附塔B进行升温解吸、降温、升压步骤；而当变温吸附塔B进行吸附时，变温吸附塔A进行升温解吸、降温、升压步骤，变温吸附塔A/B交替进行各个步骤的操作得到纯化后的燃料氢气，然后经过压力调节阀和流量计进入燃料电池。本实用新型利用燃料氢能源汽车内部系统和TSA吸附装置可以制备满足燃料氢标准的氢气。

技术领域

本实用新型属于燃料电池汽车领域，提出了一种车载燃料氢气纯化装置。

背景技术

能源和环境问题一直是备受大家关注的问题，在汽车领域，氢燃料电池因其高效、清洁等优点被看作新能源汽车的重要发展方向。燃料电池通过化学催化剂促进化学反应产生电力。发电过程通常是一个氢氧反应过程，副产物是水，这是一个绿色生态的供能过程。

氢燃料电池汽车以其众多优点代表了未来汽车的发展方向，但仍然面临着诸多困难，比如，目前有些燃料氢气品质不达标。燃料氢气的来源比较少，有些燃料氢厂家只能使用不符合标准的纯氢(99.99％v/v)或价格比较贵的高纯氢(99.999％v/v)来替代，然而，工业纯氢中CO、CO₂、N₂、CH₄、超标的，高纯氢中CO含量也不符合燃料氢的标准。研究表明氢燃料气中的CO和CO2对质子交换膜燃料电池PEMFC的性能有影响，CO的存在会导致电池电压下降，而CO₂的存在会导致局部H₂供应不足，电池出现反极和碳蚀现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种车载燃料氢气纯化装置，利用该装置可以制备满足燃料氢标准的氢气。

本实用新型可以通过如下技术方案实现：

一种车载燃料氢气纯化装置，其特征在于，车辆中的车载储氢罐连接一TSA吸附装置，所述TSA吸附装置包括二个以上的变温吸附塔，其中，变温吸附塔上分别设置进气阀、自动控压调节阀、升压阀和出气阀，进气阀用于控制车载储氢罐的燃料氢气流入变温吸附塔，变温吸附塔内装有吸附剂，出气阀用于控制变温吸附塔的气体排出，打开变温吸附塔的进气阀和出气阀，变温吸附塔进行吸附步骤，当关闭变温吸附塔的进气阀和出气阀，将车辆冷却系统产生的热水导入到变温吸附塔夹套中，同时排出变温吸附塔内的杂质混合气，实现变温吸附塔的升温解吸步骤，打开车辆中的风扇冷却系统完成变温吸附塔的降温步骤，利用自动控压调节阀和升压阀调整变温吸附塔的压力升至预定的吸附压力完成升压步骤，针对TSA吸附装置中的任意两个变温吸附塔，当变温吸附塔A进行吸附步骤时，另一变温吸附塔B进行升温解吸、降温、升压步骤；而当变温吸附塔B进行吸附时，变温吸附塔A进行升温解吸、降温、升压步骤，所有变温吸附塔交替进行各个步骤后得到纯化后的燃料氢气，然后经过压力调节阀和流量计进入燃料电池。

在车载储氢罐和变温吸附塔之间设置一压力调节阀，用于调整车载储氢罐的燃料氢气压力范围为1～60MPG。

所述升温解吸步骤中变温吸附塔内温度继续上升至80-180℃。

所述降温步骤中变温吸附塔内温度降低至60℃以下。

所述变温吸附塔内的杂质混合气经过排气管、止回阀和含氢尾气消纳设备排入大气放空。

本实用新型的技术特点：

本实用新型涉及变温吸附(Temperature Swing Adsorption缩写为TSA)就是在较低温度(常温或更低)下进行吸附，在较高温度下使吸附的杂质组分解吸出来，使吸附剂再生，循环使用，即变温吸附是在两条不同的等温吸附线之间上下移动进行着吸附和解吸过程。本实用新型利用燃料氢能源汽车内部系统对TSA吸附装置进行加热或冷却，可以制备满足燃料氢标准的氢气，再经过流量计计量后进入燃料电池。

附图说明