一种燃料电池氢能汽车储氢式尾气处理系统的制作方法

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本发明涉及氢能汽车尾气处理技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢能汽车储氢式尾气处理系统。


背景技术：

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随着氢燃料电池技术的不断发展和应用，氢燃料电池已经开始应用于各车型，轿车、物流车和大巴等等。随着而来伴随着各种问题，其中，氢安全是氢燃料电池的应用的重中之重。由于氢燃料电池系统无法实现100％的电化学反应效率，导致燃料电池氢能汽车在不同工况下均有少量氢气排出，若是氢燃料汽车得以大量应用且车辆处于封闭环境中，这样尾气中的氢气易发生聚集现象，当氢气浓度达到一定值时，遇到明火的情况易发生爆炸，从而给燃料电池氢能汽车的应用带来极大隐患，尤其是氢燃料电池汽车大量使用的情况下，处于停车场等密闭环境排放尾气时，有大量氢气聚集，带来极大的氢安全隐患，因此迫切需要一种合理的尾气处理方法，实现氢燃料电池汽车尾气排放零氢气，确保在大量燃料电池氢能汽车应用场合实现尾气氢安全。


技术实现要素：

[0003]
有鉴于此，为了解决燃料电池氢能汽车尾气安全排放的问题，本发明的实施例提供了一种燃料电池氢能汽车储氢式尾气处理系统。
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本发明的实施例提供一种燃料电池氢能汽车储氢式尾气处理系统，包括：
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用于分离燃料电池排出尾气中水和氢气的排水箱，所述排水箱与燃料电池通过尾气管路连接；
[0006]
与所述排水箱通过进气管路连接的尾气处理装置，所述尾气处理装置包括外壳以及设置于所述外壳内的氢气吸附材料；
[0007]
以及设置于所述进气管路上的前置干燥装置。
[0008]
进一步地，所述氢气吸附材料为碳纳米管材料、金属框架化合物或吸附锂离子的三维微孔共轭聚合物。
[0009]
进一步地，所述氢气吸附材料为网状物或孔状物。
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进一步地，所述氢气吸附材料为多块网状物，所有网状物沿着所述外壳内部气流方向间隔设置，任意相邻两所述网状物交错设置。
[0011]
进一步地，所述氢气吸附材料为多块多面孔状物，所有孔状物沿着所述外壳内部气流方向间隔设置，任意相邻两所述孔状物的沿着气流方向的孔状结构朝向不同。
[0012]
进一步地，所述外壳设有排气口，所述排气口处设有后置干燥装置。
[0013]
进一步地，所述排水箱设有水位传感器、排水管路和排水电磁阀，所述水位传感器设置于所述排水箱内，所述排水电磁阀设置于所述排水管路上，且所述排水电磁阀电连接所述水位传感器，所述排水电磁阀在所述排水箱内水位达到预设排水阈值时打开。
[0014]
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种燃料电池氢能
汽车储氢式尾气处理系统，尾气处理装置利用物理储氢方法，通过氢气吸附材料对尾气中的氢气进行吸附，实现尾气零氢气排放，避免在密闭空间内氢燃料电池汽车集聚使用产生安全隐患；对尾气进行干燥处理，使得尾气处理装置能一直保持良好的工作状态，提高氢气的吸附效率；利用物理储氢的方法，具有可逆的热力学吸附、脱附性能，被吸附的氢气被存储，可回收再次利用，提高了氢气的利用效率。
附图说明
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图1是本发明一种燃料电池氢能汽车储氢式尾气处理系统的示意图；
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图2是图1中尾气处理装置2的第一示意图；
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图3是图1中尾气处理装置2的第二示意图。
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图中：1-排水箱、2-尾气处理装置、3-前置干燥装置、4-后置干燥装置、5-尾气管路、6-进气管路、7-水位传感器、8-排水管路、9-电磁阀、10-排气口、11-燃料电池、12-外壳、13-氢气吸附材料。
具体实施方式
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为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
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请参考图1，本发明的实施例提供了一种燃料电池氢能汽车储氢式尾气处理系统，包括排水箱1、尾气处理装置2和前置干燥装置3。
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具体的，所述排水箱1为储水容器，其与燃料电池11的出气口通过尾气管路连5接，所述尾气管路5将所述燃料电池11工作产生的尾气输入所述排水箱1内，尾气中包含水、水蒸气及氢气等物质，尾气在经过所述尾气管路5传输的过程中自然冷却，水蒸气凝固成水，输入到所述排水箱1中的水和氢气实现气液分离，氢气输出，水保留在所述排水箱1中。
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另外，所述排水箱1内积水过多时需要将所述排水箱1内积水排出，因此所述排水箱1还设有水位传感器7、排水管路8和排水电磁阀9，所述水位传感器7设置于所述排水箱1内，所述排水电磁阀9设置于所述排水管路8上，且所述排水电磁阀9电连接所述水位传感器7，所述排水电磁阀9在所述排水箱1内水位达到预设排水阈值时打开。另外所述排水电磁阀7还设有关阀阈值，当所述排水箱1内水位达到关阀阈值时，所述排水电磁阀9关闭，防止尾气从所述排水管路8处排到大气中，所述排水箱1将继续集聚尾气中的水份，直到水分集聚达到排水阈值，将重复以上过程。
[0023]
所述排水电磁阀9在所述排水箱1内水量达到到排水阈值时，及时打开；在水量低于关阀阈值时及时关闭。通过所述排水电磁阀9控制所述排水管路8的定期开关，确保及时将所述排水箱1中的水排出，防止积水过多，同时防止尾气从排水处流出。排水阈值与关阀阈值应在系统功能正常允许的范围内尽可能相差越大，这样可以减少所述排水电磁阀9的开关次数，减少使用频率，有利于提高所述排水电磁阀9的使用寿命。
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请参考图2和3，本所述尾气处理装置2通过进气管路6连接所述排水箱1，即由所述排水箱1分离出的包含氢气的尾气输入至所述尾气处理装置2。所述尾气处理装置2具体包括外壳12以及设置于所述外壳12内的氢气吸附材料13，所述外壳12为存储所述氢气吸附材料13的容器，一般为椭圆长条形，尾气中的氢气由所述外壳12的一端输入后氢气被所述氢
气吸附材料13所吸附，剩余尾气由所述外壳12的另一端排出。
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所述进气管路6上的前置干燥装置3，这里所述前置干燥装置3为干燥筒，由于由所述排水箱1输出的尾气中还含有少量水蒸气，而水蒸气会对氢气吸附材料13造成影响，因此进一步采用所述前置干燥装置3直接将尾气中的水蒸气除尽，这样使氢气吸附材料13一直保持良好的吸附性能，就可以保证尾气处理装置2的使用寿命和吸附效果。
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另外所述外壳12设有排气口10，所述排气口10为管状结构，所述排气口10处设有后置干燥装置4，所述后置干燥装置4是为防止大气中的水蒸气通过排气口10进入尾气处理装置2中对所述氢气吸附材料13造成影响。
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所述氢气吸附材料13具有吸附氢气特性，关于所述氢气吸附材料13可以由多种选择，为碳纳米管材料、金属框架化合物或吸附锂离子的三维微孔共轭聚合物。所述氢气吸附材料13吸附尾气中的氢气并将其存储起来。
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所述氢气吸附材料13可以制成网状物或孔状物，以增大与氢气的接触面积，这样有助于增大其吸附效果，同时可以减少吸所述氢气吸附材料13的使用量，节省成本。
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具体的，请参考图2，本所述氢气吸附材料13在制成网状物时，可以选择多块网状物，所有网状物沿着所述外壳12内部气流方向间隔设置，任意相邻两所述网状物交错设置。所述氢气吸附材料13层层叠加，有助于吸附性物质能更加充分与氢气接触，提高吸附效果，同时有利于节省材料使用量。
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请参考图3，本在所述氢气吸附材料13在制成孔状物时，所述氢气吸附材料为多块多面孔状物，这里为孔状物为长方体，所述孔状物的各个侧面均设有孔状结构，所有孔状物沿着所述外壳12内部气流方向间隔设置，任意相邻两所述孔状物的沿着气流方向的孔状结构朝向不同。尾气在通过所述尾气处理装置2中后其中的氢气将被所述氢气吸附材料13的孔状结构物质全部吸附，尾气中的氢气将全部被除去。
[0031]
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
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在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
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以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。