一种氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统。该尾气处理系统包括：压缩空气机构、稀释催化机构、稀释冷凝装置和排水排气机构。稀释催化机构与测试系统的阳极尾排和压缩空气机构连通，以使阳极尾排的尾气与空气混合形成第一稀释混合气体；稀释冷凝装置与测试系统的阴极尾排和稀释催化机构连通，以将第一稀释混合气体和阴极尾排的尾气混合稀释后冷凝，形成冷凝液体和第二稀释混合气体；排水排气机构与稀释冷凝装置连通，将冷凝液体和第二稀释混合气体分类安全排出。能够解决氢燃料电池电堆测试系统在试验过程中会产生大量含氢尾气，如果不进行处理，在长时间测试过程中，容易导致氢气聚集，产生危险的问题。生危险的问题。生危险的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池是一种直接将氢气和空气中的氧气发生氧化还原反应产生电能装置，具有转换效率高、零排放、无噪音等特点。近年来随着石化资源的枯竭和环保意识的增强，氢燃料电池在汽车行业中应用越来越广泛。
[0003]氢燃料电池工作原理：在膜电极催化剂的作用下，储存在气瓶中的氢气与空气中的氧气直接发生氧化还原反应，阳极反应气体氢气利用率很难达到100％，因此未反应掉的氢气直接排放到大气中或者循环利用，循环利用过程中，氢气中的杂质气体会一直富集在阳极中，杂质气体会损害催化剂以及质子交换膜，因此仍然需要定期对阳极中的氢气进行排放。但由此带来问题是尾排气体中氢气浓度骤增，短时间内氢空混合气无法充分混合，瞬时浓度远远超过GB/T24549
‑
2009中3％的规定。所以氢燃料电池电堆的氢气尾气不能直接排放至大气层，需要对尾气进行处理，符合标准后排放。
[0004]电堆测试系统不同于燃料电池汽车，其为一般位置固定，测试时间长、氢气流量大、有设备安全联动要求等。氢燃料电池电堆测试系统在试验过程中会产生大量含氢尾气，如果不进行处理，在长时间测试过程中，容易造成氢气聚集，产生危险，因此，氢气排放必须要进行一定处理后再进行排放。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统，能够解决氢燃料电池电堆测试系统在试验过程中会产生大量含氢尾气，如果不进行处理，在长时间测试过程中，容易导致氢气聚集，产生危险的问题。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统，其特征在于，包括：
[0008]压缩空气机构，其用于提供压缩空气；
[0009]稀释催化机构，其用于与测试系统的阳极尾排和所述压缩空气机构连通，以使所述阳极尾排的尾气与空气混合稀释并催化形成第一稀释混合气体；
[0010]稀释冷凝装置，其用于与测试系统的阴极尾排和所述稀释催化机构连通，以将所述第一稀释混合气体和所述阴极尾排的尾气混合稀释后冷凝形成冷凝液体和第二稀释混合气体；
[0011]排水排气机构，其与所述稀释冷凝装置连通，用于将所述冷凝液体和第二稀释混合气体分类安全排出。
[0012]在一些可选的方案中，所述稀释催化机构包括：
[0013]第一稀释器，其用于与所述与测试系统的阳极尾排和所述压缩空气机构连通，以
使所述阳极尾排的尾气与空气混合稀释，
[0014]催化器，其与所述第一稀释器连通，用于催化经所述第一稀释器稀释后的混合气体，形成第一稀释混合气体。
[0015]在一些可选的方案中，所述催化器包括：
[0016]套筒，所述套筒包括入口和出口；
[0017]挡流结构，其设于所述套筒内靠近所述入口的一端，所述挡流结构包括至少两块间隔设置的挡流板，每块所述挡流板在所述套筒内留有过流通道，且每块所述挡流板所留的过流通道位于所述套筒内的相反位置；
[0018]多孔陶瓷，其设于所述挡流结构与所述出口之前的套筒内，用于催化经所述第一稀释器稀释后的混合气体。
[0019]在一些可选的方案中，所述压缩空气机构包括：
[0020]空压机，其用于压缩空气；
[0021]储气罐，其入口与所述空压机连通，所述储气罐的出口与所述稀释催化机构连通，用于储存压缩空气并提供给所述稀释催化机构。
[0022]在一些可选的方案中，所述稀释冷凝装置包括：
[0023]第二稀释器，其用于与测试系统的阴极尾排、所述稀释催化机构和储气罐连通，用于将所述第一稀释混合气体和所述阴极尾排的尾气混合稀释形成第二稀释混合气体；
[0024]气水分离器，其与所述第二稀释器连接，用于将第二稀释混合气体水气分离；
[0025]冷却机构，其用于给所述气水分离器提供冷源，以使所述气水分离器对第二稀释混合气体进行水气分离。
[0026]在一些可选的方案中，所述冷却机构包括：依次连接的水箱、水泵、风冷散热器和冷却管路；
[0027]其中，冷却管路用于冷却所述气水分离器，水箱用于储存冷却所述气水分离器后的水；所述水泵用于将所述水箱中的水输送至所述风冷散热器，风冷散热器用于冷却所述水泵输送的水，并输送至所述冷却管路。
[0028]在一些可选的方案中，还包括冷凝液体离子分析机构，其设于所述稀释冷凝装置和所述排水排气机构之间，用于检测所述稀释冷凝装置冷凝形成的冷凝液体中的离子浓度，以反应氢燃料电池电堆的阴极和阳极的腐蚀程度。
[0029]在一些可选的方案中，所述排水排气机构包括：
[0030]冷凝箱，其所述稀释冷凝装置连通，用于临时储存所述冷凝液体和第二稀释混合气体，并继续冷凝所述第二稀释混合气体；
[0031]排气管道，其与所述冷凝箱的上部连通，用于排出所述冷凝箱内的气体；
[0032]排液管道，其与所述冷凝箱的底部连通，用于排出所述冷凝箱内的液体。
[0033]在一些可选的方案中，所述排气管道上依次设有氢气浓度探头、防爆风机和阻火器，所述氢气浓度探头用于监测排气管道内的氢气浓度，所述防爆风机用于提供负压将冷凝箱内的气体排出室外，所述阻火器用于阻止火焰进入排气管道。
[0034]所述冷凝箱上设有液位传感器，所述排液管道上设有阀门，所述阀门根据所述液位传感器的传感信息选择打开或者关闭阀门。
[0035]在一些可选的方案中，还包括尾气成分机构，其用于与阳极尾排和阴极尾排连通，
以对所述阳极尾排和阴极尾排的尾气进行分析。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本方案将阳极尾排的尾气经过两次稀释，并且第一次稀释的过程采用压缩空气进行稀释，可以将阳极尾排的尾气中的氢气稀释后浓度降到更低。再经过稀释冷凝装置中与阴极尾气的二次稀释，可以得到氢气浓度更低的混合气体，以保证从排水排气机构排出的气体更加安全。避免了氢燃料电池电堆测试系统在试验过程中会产生大量含氢尾气，不进行处理，导致容易造成氢气聚集，产生危险的问题。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本专利技术实施例中氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统的结构示意图；
[0039]图2为本专利技术实施例中催化器的结构示意图。
[0040]图中：1、压缩空气机构；11、空压机；12、储气罐；13、第二电磁阀；14、第三电磁阀；2、稀释催化机构；21、第一稀释器；22、催化器；221、套筒；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统，其特征在于，包括：压缩空气机构(1)，其用于提供压缩空气；稀释催化机构(2)，其用于与测试系统的阳极尾排(31)和所述压缩空气机构(1)连通，以使所述阳极尾排(31)的尾气与空气混合稀释并催化形成第一稀释混合气体；稀释冷凝装置(4)，其用于与测试系统的阴极尾排(32)和所述稀释催化机构(2)连通，以将所述第一稀释混合气体和所述阴极尾排(32)的尾气混合稀释后冷凝形成冷凝液体和第二稀释混合气体；排水排气机构(5)，其与所述稀释冷凝装置(4)连通，用于将所述冷凝液体和第二稀释混合气体分类安全排出。2.如权利要求1所述的氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统，其特征在于，所述稀释催化机构(2)包括：第一稀释器(21)，其用于与所述与测试系统的阳极尾排(31)和所述压缩空气机构(1)连通，以使所述阳极尾排(31)的尾气与空气混合稀释，催化器(22)，其与所述第一稀释器(21)连通，用于催化经所述第一稀释器(21)稀释后的混合气体，形成第一稀释混合气体。3.如权利要求2所述的氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统，其特征在于，所述催化器(22)包括：套筒(221)，所述套筒(221)包括入口和出口；挡流结构(222)，其设于所述套筒(221)内靠近所述入口的一端，所述挡流结构(222)包括至少两块间隔设置的挡流板，每块所述挡流板在所述套筒(221)内留有过流通道，且每块所述挡流板所留的过流通道位于所述套筒(221)内的相反位置；多孔陶瓷(223)，其设于所述挡流结构(222)与所述出口之前的套筒(221)内，用于催化经所述第一稀释器(21)稀释后的混合气体。4.如权利要求1所述的氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统，其特征在于，所述压缩空气机构(1)包括：空压机(11)，其用于压缩空气；储气罐(12)，其入口与所述空压机(11)连通，所述储气罐(12)的出口与所述稀释催化机构(2)连通，用于储存压缩空气并提供给所述稀释催化机构(2)。5.如权利要求4所述的氢燃料电池电堆测试系统用尾气处理系统，其特征在于，所述稀释冷凝装置(4)包括：第二稀释器(41)，其用于与测试系统的阴极尾排(32)、所述稀释催化机构(2)和储气罐(12)连通，用于将所述第一稀释混合气体和所述阴极尾排(32)的尾气混合稀释形成第二稀释混合气体；气水分离器(42)，其与所述第二稀释器(41)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓鹏，张华树，王丹，朴世文，钟兵，
申请(专利权)人：襄阳达安汽车检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：