本实用新型专利技术提供了一种氢气净化装置及包含其的氢氧燃料电池系统。该氢气净化装置设置第一回流单元，能起到初步过滤水雾并回流冷凝液的目的；接着，与第一回流单元连通设置至少一级散热单元，氢气经第一回流单元进入散热单元中，通过散热单元使氢气快速散热，随着氢气温度的迅速降低，氢气中的气雾迅速冷凝，极大地减少了氢气中水和盐碱等杂质的含量；再者，与散热单元连通设置过滤干燥单元，从散热单元出来的氢气进入过滤干燥单元中，通过过滤干燥单元去除氢气中的水蒸气、SO2等杂质，最终通过第一回流单元、散热单元和过滤干燥单元使整个氢气净化装置的冷凝效率高和净化效果好，经测试，氢气纯度可以达到99.9999％。
【技术实现步骤摘要】
一种氢气净化装置及包含其的氢氧燃料电池系统
本技术属于氢氧燃料电池
，具体涉及一种氢气净化装置及包含其的氢氧燃料电池系统。
技术介绍
燃料电池是一种很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，并作为负极，用空气中的氧作为正极。其中常见的一种便是质子交换膜燃料电池(PEMFC)，其能量密度和能量转换效率高、清洁无污染，而且工作温度低、启动快。其以氢气作为燃料，并使用高压氢气瓶等作为氢气源。目前，氢气的制备方法众多，可以通过化学方法对化合物进行重整、分解来制氢，也可以通过电解水、微生物等方式来制氢，但是这些制备方法不能满足产氢量大、纯净、装置体积小的要求。而金属氢化物在储氢量上具有其他材料难以比拟的优势，通过简单的水解反应就能大量产氢，NaBH4、LiBH4、LiH等都可常温下与水迅速反应，而且反应生成的氢气不仅来源于金属氢化物本身，而是包含了水中的氢。虽然，金属氢化物能满足产氢量大的需求，但是，在实际反应中，由于较快的反应速度和较大的热效应，氢气从溶液中逸出过程中会携带大量的水蒸气和溶液的雾状液滴，例如约有5％～10％的溶液在反应过程中会被氢气携带出去。若直接将其用于氢氧燃料电池，如质子交换膜燃料电池，其中的含有的Na+、OH－、BH4－及B(OH)4－等碱性离子杂质会严重影响氢氧燃料电池的性能及寿命。因此，在使用氢气之前，需要对其进行净化处理，目前，氢气净化一般采用干燥、吸附或者设置氢气净化阀的方式来净化氢气，如中国专利文献CN102668211A就是采用氢气净化阀来处理，但是面对含有大量的Na+、OH－、BH4－及B(OH)4－等碱性离子杂质的氢气时，其净化效果并不理想。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的氢气净化不彻底，进而影响氢氧燃料电池的性能及寿命的缺陷，从而提供一种氢气净化装置及包含其的氢氧燃料电池系统。本技术所提供的氢气净化装置，包括，第一回流单元，以过滤水雾并回流冷凝液；至少一级散热单元，与所述第一回流单元连通，以使氢气经所述第一回流单元进入所述散热单元中；过滤干燥单元，与所述散热单元连通，以使从所述散热单元出来的氢气进入所述过滤干燥单元中。进一步地，还包括第二回流单元，设置于所述散热单元与所述过滤干燥单元之间，以防止冷凝液进入所述过滤干燥单元中。进一步地，所述第一回流单元包括第一壳体、靠近所述第一壳体底部设置其上的进气口及靠近所述第一壳体顶部设置其上的出气口；导流层，靠近所述进气口设置于所述第一壳体内，以防止冷凝液被氢气冲出所述第一壳体，并引导冷凝液回流。进一步地，所述导流层为泡沫镍层；沿氢气流动方向上，所述导流层的厚度与所述第一壳体的厚度之比为(1-3)：10。进一步地，所述散热单元包括用于氢气通过的散热管，以及，朝向所述散热管吹送冷风以冷却氢气的送风装置。进一步地，所述散热管盘绕形成具有散热面的盘管，所述送风装置朝向散热面吹送冷风；或，所述散热管弯折形成具有散热面的己字型弯折管，所述送风装置朝向散热面吹送冷风。进一步地，还包括散热片，设置于所述盘管或己字型弯折管上，冷风被吹送至所述散热片上，以加快氢气散热。进一步地，所述过滤干燥单元包括具有容置内腔的本体；以及，设置于所述容置内腔内的吸附剂层，以使氢气流过所述吸附剂层并被其干燥和过滤。进一步地，所述吸附剂层内填充变色硅胶和分子筛的混合物，所述变色硅胶与所述分子筛的质量比为1：(2-5)。此外，本技术还提供了一种氢氧燃料电池系统，上述的氢气净化装置。进一步地，还包括氢气发生装置，包括第二壳体，所述第二壳体顶端设置氢气出口，底端设置废液出口，所述氢气出口与所述第一回流单元连通，靠近所述废液出口设置控制所述第二壳体内反应后的废液排出的控制阀。进一步地，还包括氢氧燃料电池电堆，包括阳极室、阴极室及分割两者的交换膜；所述阳极室与所述过滤干燥单元连通，以使净化后的氢气进入所述阳极室，所述阴极室具有供氧气进入其内的开口，所述送风装置将含氧气体送入所述阴极室，以向其供氧。进一步地，所述送风装置设置于所述氢氧燃料电池电堆与所述散热单元之间。本技术技术方案，具有如下优点：1、本技术提供的氢气净化装置，设置第一回流单元，能起到初步过滤水雾并回流冷凝液的目的，例如，可以将冷凝液回流至氢气发生装置中；接着，与第一回流单元连通设置至少一级散热单元，氢气经第一回流单元进入散热单元中，通过散热单元使氢气快速散热，随着氢气温度的迅速降低，氢气中的气雾迅速冷凝，极大地减少了氢气中水和盐碱等杂质的含量；再者，与散热单元连通设置过滤干燥单元，从散热单元出来的氢气进入过滤干燥单元中，通过过滤干燥单元去除氢气中的水蒸气、SO2、低沸点有机物蒸气、各类胶体微粒等杂质，最终通过第一回流单元、散热单元和过滤干燥单元使整个氢气净化装置的冷凝效率高和净化效果好，经测试，氢气纯度可以达到99.9999％。2、本技术提供的氢气净化装置，在散热单元与过滤干燥单元之间设置第二回流单元，除了能进一步去除碱雾等杂质外，还能防止冷凝液进入过滤干燥单元中，避免碱雾等杂质影响过滤干燥单元。通过靠近进气口在第一壳体内设置导流层，利用该导流层可以防止冷凝液被氢气冲出第一壳体，同时能起到引流作用，将冷凝液引流至氢气发生装置中；进一步地，导流层选择泡沫镍层，除了起到上述作用外，还使得氢气发生装置中未完全反应的燃料成分继续反应，提高燃料利用率。优化导流层的厚度与第一壳体的厚度之比，提高引流效果。3、本技术提供的氢气净化装置，在吸附剂层内填充变色硅胶和分子筛的混合物，并优化两者的质量比，能很好地去除氢气中的水蒸气、SO2、低沸点有机物蒸气、各类胶体微粒等杂质，同时还能通过变色指示两者的消耗程度，避免使用失效的混合物而导致含杂质氢气损伤质子交换膜。4、本技术提供的氢氧燃料电池系统，通过采用上述氢气净化装置，利用纯净的氢气作为氢氧燃料电池原料，能保证氢氧燃料电池稳定持续的进行。进一步地，过滤干燥单元中吸附剂层采用变色硅胶和分子筛的混合物，体积小、质量轻、便于携带。5、本技术提供的氢氧燃料电池系统，氢氧燃料电池工作时需要一定的氢气压力，整个系统内部处于相对较高的压力环境中，靠近废液出口设置控制第二壳体内反应后的废液排出的控制阀(如电磁阀)，该控制阀、氢氧燃料电池电堆及氢气压力配合，当控制阀打开时，如每1-3min开启一次，前级系统的氢气压强迅速减小，使得后续净化装置内的气流向前流动，将冷凝的含碱液体向前逐级压回，最终回流至氢气发生装置，并随废液一并排出，最终实现开阀自回流，能回流绝大多数的的碱雾，降低了过滤干燥单元的吸收压力。6、本技术提供的氢氧燃料电池系统，利用氢氧燃料电池固有的送风装置(如风扇)，不但能对氢氧燃料电池排风散热、供应氧气，而且送风装置与氢气净化装置中的散热单元配合构成风冷系统，还能提高氢气的冷凝效果，同时提高空间利用率。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氢气净化装置，其特征在于，包括，第一回流单元，以过滤水雾并回流冷凝液；至少一级散热单元，与所述第一回流单元连通，以使氢气经所述第一回流单元进入所述散热单元中；过滤干燥单元，与所述散热单元连通，以使从所述散热单元出来的氢气进入所述过滤干燥单元中。
【技术特征摘要】
1.一种氢气净化装置，其特征在于，包括，第一回流单元，以过滤水雾并回流冷凝液；至少一级散热单元，与所述第一回流单元连通，以使氢气经所述第一回流单元进入所述散热单元中；过滤干燥单元，与所述散热单元连通，以使从所述散热单元出来的氢气进入所述过滤干燥单元中。2.根据权利要求1所述的氢气净化装置，其特征在于，还包括，第二回流单元，设置于所述散热单元与所述过滤干燥单元之间，以防止冷凝液进入所述过滤干燥单元中。3.根据权利要求1或2所述的氢气净化装置，其特征在于，所述第一回流单元包括第一壳体、靠近所述第一壳体底部设置其上的进气口及靠近所述第一壳体顶部设置其上的出气口；导流层，靠近所述进气口设置于所述第一壳体内，以防止冷凝液被氢气冲出所述第一壳体，并引导冷凝液回流。4.根据权利要求3所述的氢气净化装置，其特征在于，所述导流层为泡沫镍层；沿氢气流动方向上，所述导流层的厚度与所述第一壳体的厚度之比为(1-3)：10。5.根据权利要求1或2所述的氢气净化装置，其特征在于，所述散热单元包括用于氢气通过的散热管，以及，朝向所述散热管吹送冷风以冷却氢气的送风装置。6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海龙，
申请(专利权)人：深圳亚华伟翌科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44
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