一种燃料电池脉冲尾气处理系统技术方案

一种燃料电池脉冲尾气处理系统，属于燃料电池测试领域。本实用新型专利技术设有尾气处理单元，尾气处理单元内设有壳体，壳体上设有尾气进口、载气接口、检测器接口，壳体侧面设有风扇和液体样品取出口；壳体内设有三通阀，三通阀分别与尾气进口、排气管、气袋进气口相连，气袋进气口设置于气袋内部，气袋两侧分别设有冷却板和挤压板，气袋下方设有透明排水管，透明排水管上设有电动排水阀，透明排水管下方设有水收集器和电子秤；气袋顶部通过气袋出气管与干燥器相连，干燥器通过干燥出气管与六通阀相连，干燥出气管外侧设有加热器。本实用新型专利技术集成度高、使用方便，能够提高燃料电池分析技术效率，降低工作量和简化操作。降低工作量和简化操作。降低工作量和简化操作。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池脉冲尾气处理系统


[0001]本技术属于燃料电池测试领域，具体涉及一种燃料电池脉冲尾气处理系统。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池的尾气需要排放，包括阳极和阴极，其中阳极气体采用脉冲式排放是常用的一种方式。以阳极气体为例，如果需要定量分析尾气排放量和气体组分，就需要对尾气组分进行收集、定量，一般包括气液分离、分析水量、分析气量、分析气态组分。作为测试还缺少先关功能的比较完整的装置和技术提供给使用者。
[0003]目前阳极气体以高纯度氢气测试为主，实际运行的条件下，阳极具备循环返回的尾气，其氢气之外的组分对电堆的影响需要进行评估。另外，非高纯氢气的使用是一种实际工况，如氢气来自现场重整等条件。所以，针对这种测试需要专门设计测试系统结构，提供电堆尾气样品的前处理条件，包括装置和方法，达到相应的测试目的。

技术实现思路

[0004]针对上述问题本技术提供一种燃料电池脉冲尾气处理系统，该系统可提高燃料电池分析技术效率，降低工作量和简化操作。
[0005]本技术解决技术问题采用的系统设有尾气处理单元，尾气处理单元内设有壳体，壳体上设有尾气进口、载气接口、检测器接口，壳体侧面设有风扇和液体样品取出口；壳体内设有三通阀，三通阀分别与尾气进口、排气管、气袋进气口相连，气袋进气口设置于气袋内部，气袋两侧分别设有冷却板和挤压板，气袋下方设有透明排水管，透明排水管上设有电动排水阀，透明排水管下方设有水收集器，水收集器下方设有电子秤；气袋顶部设有气袋出气口，气袋出气口通过气袋出气管与干燥器相连，干燥器通过干燥出气管与六通阀相连，干燥出气管外侧设有加热器，六通阀还与载气接口、检测器接口、计量接口相连；六通阀上设有定量环，气袋内部还设有气袋热电偶。
[0006]进一步的，计量接口和六通阀之间的管道上设有计量阀。
[0007]进一步的，透明排水管外侧设有水位光电传感器，水位光电传感器与PLC控制器电连接，PLC控制器与电动排水阀电连接。
[0008]进一步的，挤压板为水平平移式挤压板通过电机进行挤压。
[0009]进一步的，挤压板为转轴式挤压板，挤压板底部设有转轴通过电机实现由挤压板位b到挤压板位a的挤压。
[0010]进一步的，干燥器为圆柱状，干燥器顶部与气袋出气管相连，干燥器底部部与干燥出气管相连。
[0011]进一步的，干燥器为夹套式透膜干燥器，夹套式透膜干燥器外侧设有夹套，夹套侧面底部通过节流截止阀与干燥器入口相连，夹套侧面顶部与干燥气出口相连，夹套内设有干燥管内管，干燥管内管顶部与气袋出气管相连，干燥管内管底部与干燥出气管相连，干燥管内管管壁为透水膜。
[0012]进一步的，气袋进气口设置于气袋顶部1/4处到1/3处之间。
[0013]进一步，冷却板由半导体冷却器传导冷量，冷却板的温度为2～5℃。
[0014]进一步的，加热器、六通阀、计量阀置于同一气体加热器内进行加热，气体加热器的温度为30～40℃。
[0015]工作过程：电堆阳极出口排出的气体通过三通阀进入气袋，经过冷却和挤压板的挤压气体中的水分冷凝排至水收集器中进行称量，水位光电传感器感应到透明排水管中无水分时将信号传给PLC控制器，PLC控制器控制关闭电动排水阀，冷却后的气体经过干燥器干燥后进入加热器加热后排入六通阀内，六通阀进行最终处理。
[0016]原理：冷却器提供的冷却条件，优选为半导体冷却，目标温度优选为2～5℃，相对于常规温度60～90℃的出堆尾气中的大部分水汽湿饱和析出。例如常压下，理论上5℃时可以将相同干空气流量的60～90％的气体湿度饱和状态的水份从25～43％降低到0.8％，另外加上脉冲气体夹带的液态水，该尾气含有的水的总回收率可以在95％以上，并计入分析计算中。气袋下方的透明排水管有排水阀，将水排放到电子秤上的水收集器，电子秤计量水收集器的重量变化。透明排水管具有水位光电传感器，排水过程中判断无水则关闭排水阀。水收集器中的水还用于成分分析，分析内容包括并且不限于金属离子、催化剂微粒、氟离子等。
[0017]根据具体操作条件和方法，如氢气具体利用率、阴极空气利用率、进口温度和压力等，阳极阴极均可能进行预增湿，并且阴极也排放水，因此阳极尾气中的水量与阳极排放的水量并不完全相同，但是具有可计量或可计算性。因此，具体以运行参数可以得到相关数据，包括阳极和阴极增湿数据、阳极和阴极尾气数据，这样就可以得到水份的分析、阳极杂质气体组分与变化、阴极氧气消耗分析、阴极氮气透膜扩散分析等数据。其中尾气分析中可检测到氮气含量，该含量由电堆输入的原料中的氮气和透膜氮气构成，这样可以得到氮气在具体条件下的透膜数据。
[0018]对于冷凝消除大部分水的尾气，例如消除95％的水的尾气，在后续气体组分分析仪器要求中，可能要求无水或低水更有利分析。本项技术采用内置的干燥器，不吸收尾气组分，例如二氧化碳，具体采用硅胶吸水剂或膜干燥管式干燥器，干燥气体，再经过加热器加热，恢复到室温或略高于室温，优选为30～40℃，然后经过六通阀选择组分分析或体积测量。
[0019]加热器提供的控温加热条件，使经过干燥后的气体因升温而不含液态水份。
[0020]有益效果：本技术提供一套完整的尾气处理方法和装置结构，能够自动处理尾气，将尾气分成水相和气相，并与常规气体体积检测、气相组分检测、液相组分检测结合，获得尾气体积、尾气组分、水量、水中溶解物、膜的氮气透过率等数据，集成度高、使用方便，能够提高燃料电池分析技术效率，降低工作量和简化操作。
附图说明
[0021]图1为本技术的结构示意图。
[0022]图2为本技术中套管式透膜干燥器的结构示意图。
[0023]如图，1.尾气处理单元，101.壳体，102.三通阀，103.尾气进口，104.气袋，105.冷却板，106.气袋进气口，107.半导体冷却器，108.风扇，109.气袋内液态水，110.透明排水
管，111.水位光电传感器，112.电动排水阀，113.水收集器，114.电子秤，115.液体样品取出口，131.排气管，132.气袋热电偶，133.气袋出气口，134.气袋出气管，135.载气接口，136.检测器接口，151.六通阀，152.定量环，153.计量阀，154.计量接口，155.处理后样品气，156.干燥器，157.加热器，160.挤压板，161.挤压板位a，162.挤压板位b，163.转动轴，164.干燥出气管，165.干燥气入口，166.节流截止阀，167.夹套式透膜干燥器，168.干燥管内管，169.干燥气出口。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例对本技术作进一步说明。
[0025]实施例1
[0026]本实施例设有尾气处理单元1，尾气处理单元1内设有壳体101，壳体101上设有尾气进口13、载气接口135、检测器接口136，壳体101侧面设有风扇108和液体样品取出口115；壳体101内设有三通阀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池脉冲尾气处理系统，其特征在于，该系统设有尾气处理单元(1)，尾气处理单元(1)内设有壳体(101)，壳体(101)上设有尾气进口(13)、载气接口(135)、检测器接口(136)，壳体(101)侧面设有风扇(108)和液体样品取出口(115)；壳体(101)内设有三通阀(102)，三通阀(102)分别与尾气进口(103)、排气管(131)、气袋进气口(106)相连，气袋进气口(106)设置于气袋(104)内部，气袋(104)两侧分别设有冷却板(105)和挤压板(160)，气袋(104)下方设有透明排水管(110)，透明排水管(110)上设有电动排水阀(112)，透明排水管(110)下方设有水收集器(113)，水收集器(113)下方设有电子秤(114)；气袋(104)顶部设有气袋出气口(133)，气袋出气口(133)通过气袋出气管(134)与干燥器(156)相连，干燥器(156)通过干燥出气管(164)与六通阀(151)相连，干燥出气管(164)外侧设有加热器(157)，六通阀(151)还与载气接口(135)、检测器接口(136)、计量接口(154)相连；六通阀(151)上设有定量环(152)，气袋(104)内部还设有气袋热电偶(132)。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池脉冲尾气处理系统，其特征在于，计量接口(154)和六通阀(151)之间的管道上设有计量阀(153)。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池脉冲尾气处理系统，其特征在于，透明排水管(110)外侧设有水位光电传感器(111)，水位光电传感器(111)与PLC控制器电连接，PLC控制器与电动排水阀(112)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，盛武林，
申请(专利权)人：大连锐格新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：