一种用于燃料电池的尾排装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池的尾排装置。


背景技术：

2.近年来，燃料电池因其发电效率高、环境污染小、比能高、噪音低等优点备受关注，特别是氢燃料电池。
3.目前，氢燃料电池中氢气的使用安全性存在极大的隐患。对尾排氢浓度的监控必不可少，现有技术大多采用在尾排管路内直接安装氢浓度传感器的方式来监控氢气的使用安全。这种方法虽然操作简单，但氢浓度传感器遇大量液态水附着经常会出现失灵的现象，并且，燃料电池系统内部可能会发生尾排氢气浓度较大且超标的现象，在用氢安全方面存在较高的危险。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种用于燃料电池的尾排装置，用以解决现有尾排装置中氢气使用安全性较差的问题。
5.一方面，本实用新型实施例提供了一种用于燃料电池的尾排装置，包括混合管道（5），设置于混合管道（5）中段上部内壁上的疏水透气性挡板（3）、氢浓度传感器（4）；其中，
6.混合管道（5）的一端设有空气尾气进气口（2）、氢气尾气进气口（1），另一端设有排水口、排气口；
7.所述氢浓度传感器（4）设于疏水透气性挡板（3）后混合管道（5）的内壁上或疏水透气性挡板（3）与混合管道（5）的连接部位。
8.上述技术方案的有益效果如下：在尾排装置的氢浓度传感器（4）位置附近设置疏水透气性挡板（3），疏水透气率可达99%。该尾排装置不仅提高了整车尾排氢气检测的准确性，还进一步避免了现有技术易出现氢浓度传感器（4）失效导致尾排氢气超标发生安全性故障的问题。提高了氢浓度传感器（4）的使用安全性，解决了现有技术尾排氢气浓度超标造成用氢危险的问题。并且，此尾排装置结构简单，成本低，充分利用了现有的零部件，只需额外在尾排氢浓度传感器（4）的底部或前端施加一道保障结构，即疏水透气性挡板（3），可有效避免其氢浓度传感器（4）灵，以对尾排的氢浓度进行准确监控，保障尾排氢气排放的安全性。
9.基于上述装置的进一步改进，所述疏水透气性挡板（3）的形状与混合管道（5）连接部位的形状匹配，并采用疏水性中空纤维结构；并且，
10.所述疏水透气性挡板（3）的底部与混合管道（5）底部的距离不超过混合管道（5）内径的一半。
11.进一步，所述疏水透气性挡板（3）的材料包括烷烃、硅烷、氟代烷烃中的至少一种。
12.进一步，所述疏水透气性挡板（3）的底部还设有多根用于将液体导流至混合管道（5）底部的导流柱；并且，
13.相邻导流柱之间的间隔相等，并大于设定值。
14.进一步，所述混合管道（5）的排水口处设有排水阀；并且，
15.所述混合管道（5）的排气口处设有排气阀。
16.进一步，所述疏水透气性挡板（3）的底部还设有液位传感器。
17.进一步，还包括用于根据氢浓度传感器（4）采集数据识别燃料电池中氢气使用是否安全并在不安全时增大排气阀的开启频率以及根据液位传感器采集数据识别混合管道（5）内的液位高度是否超标并在超标时增大排水阀的开启频率的控制器；其中，
18.所述控制器的输入端分别与氢浓度传感器（4）、液位传感器的输出端连接，其输出端分别与排气阀、排水阀的控制端连接。
19.进一步，所述控制器具有显示氢浓度传感器（4）采集数据和燃料电池中氢气使用是否安全的识别结果的显示模块，以及，在氢浓度传感器（4）采集数据超出设定值后发出声警告信息或光警告信息的在线报警模块。
20.进一步，所述混合管道（5）的内壁上均匀涂覆有耐高温耐腐蚀材料。
21.进一步，该尾排装置还包括用于在氢浓度传感器（4）采集采集数据超出设定值后自启动的氢气吸附装置；其中，
22.所述氢气吸附装置设于混合管道（5）的排气口处。
23.与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：
24.1、确保了尾排氢气能够快速检测，同时保证了检测的准确性。不仅提高了整车尾排氢气的安全性，也使得尾排氢气浓度是否异常能够快速准确检测出来。
25.2、避免了尾排氢浓度传感器（4）长久运行而失灵的问题，为零部件耐久性增加了保证。
26.3、结构布置紧凑，提高了空间利用率，同时也对整车集成提供了便利。
27.4、整体装置不仅安装简单，且成本低，也增加了零部件的重复利用率。
28.提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
29.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
30.图1示出了实施例1用于燃料电池的尾排装置组成示意图；
31.图2示出了实施例1尾排装置的混合管道中段截面示意图。
32.附图标记：
[0033]1‑ꢀ
氢气尾气进气口；2
‑ꢀ
空气尾气进气口；3
‑ꢀ
疏水透气性挡板；4
‑ꢀ
氢浓度传感器；5
‑ꢀ
混合管道；6
‑ꢀ
空气尾气；7
‑ꢀ
氢气尾气；8
‑ꢀ
液态水；9
‑ꢀ
混合气；10
‑ꢀ
流下的水滴。
具体实施方式
[0034]
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施
例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0035]
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
[0036]
实施例1
[0037]
本发明的一个实施例，公开了一种用于燃料电池的尾排装置，如图1~2所示，包括混合管道5，设置于混合管道5中段上部内壁上的疏水透气性挡板3、氢浓度传感器4。
[0038]
其中，混合管道5的一端设有空气尾气进气口2（与电堆的空气尾气出口连接）、氢气尾气进气口1（与电堆的氢气尾气出口连接），另一端设有排水口（可排至整车外部或者排水箱内）、排气口（排入大气）。氢浓度传感器4设于疏水透气性挡板3后混合管道5的内壁上或疏水透气性挡板3与混合管道5的连接部位。
[0039]
实施时，其原理如图2，当阳极、阴极尾气经过混合后，经过疏水透气性挡板3，液态水被隔离而流下，随着底部水流而排出混合管道5，不在集聚在氢浓度传感器4上导致其失灵，而混合气体集中在管道的上部，不影响氢浓度传感器4对管道内氢气的监测。经大量试验验证，该装置的透气排水率可高达99%。
[0040]
与现有技术相比，本实施例通过在尾排装置的氢浓度传感器4位置附近设置疏水透气性挡板3，疏水透气率可达99%。该尾排装置不仅提高了整车尾排氢气检测的准确性，还进一步避免了现有技术易出现氢浓度传感器4失效导致尾排氢气超标发生安全性故障的问题。提高了氢浓度传感器4的使用安全性，解决了现有技术尾排氢气浓度超标造成用氢危险的问题。并且，此尾排装置结构简单，成本低，充分利用了现有的零部件，只需额外在尾排氢浓度传感器4的底部或前端施加一道保障结构，即疏水透气性挡板3，可有效避免其氢浓度传感器4灵，以对尾排的氢浓度进行准确监控，保障尾排氢气排放的安全性。
[0041]
实施例2
[0042]
在实施例1的基础上进行改进，所述疏水透气性挡板3的形状与混合管道5连接部位的形状匹配，并采用疏水性中空纤维结构。
[0043]
优选地，所述疏水透气性挡板3的底部与混合管道5底部的距离不超过混合管道5内径的一半。
[0044]
优选地，所述疏水透气性挡板3的材料包括烷烃、硅烷、氟代烷烃中的至少一种。
[0045]
优选地，所述疏水透气性挡板3的底部还设有多根用于将液体导流至混合管道5底部的导流柱。并且，相邻导流柱之间的间隔相等，并大于设定值。
[0046]
优选地，所述混合管道5的排水口处设有排水阀。并且，所述混合管道5的排气口处设有排气阀。
[0047]
优选地，所述疏水透气性挡板3的底部还设有液位传感器。
[0048]
优选地，该尾排装置还包括用于根据氢浓度传感器4采集数据识别燃料电池中氢气使用是否安全并在不安全时增大排气阀的开启频率以及根据液位传感器采集数据识别
混合管道5内的液位高度是否超标并在超标时增大排水阀的开启频率的控制器。
[0049]
其中，所述控制器的输入端分别与氢浓度传感器4、液位传感器的输出端连接，其输出端分别与排气阀、排水阀的控制端连接。
[0050]
具体地，氢浓度传感器4采集数据超过设定值，判定不安全，增大排气阀的开启频率。氢浓度传感器4采集数据不超过设定值，判定安全，维持当前时刻排气阀的开启频率不变。
[0051]
液位传感器采集数据超过设定液位高度，判定混合管道5内的液位高度超标，增大排水阀的开启频率。液位传感器采集数据不超过设定液位高度，判定混合管道5内的液位高度不超标，维持当前时刻排水阀的开启频率不变。
[0052]
需说明的是，控制器涉及的上述控制方法均为现有技术，不涉及方法的改进，示例性地，可参见专利cn202011364288.2。
[0053]
优选地，所述控制器具有显示氢浓度传感器4采集数据和燃料电池中氢气使用是否安全的识别结果的显示模块，以及，在氢浓度传感器4采集数据超出设定值后发出声警告信息或光警告信息的在线报警模块。
[0054]
优选地，所述混合管道5的内壁上均匀涂覆有耐高温耐腐蚀材料。示例性地，如碳化硅或者聚四氟乙烯。
[0055]
优选地，该尾排装置还包括用于在氢浓度传感器4采集采集数据超出设定值后自启动的氢气吸附装置。其中，所述氢气吸附装置设于混合管道5的排气口处。示例性地，氢气吸附装置可参见专利cn201911399715.8。
[0056]
与现有技术相比，本实施例所述装置具有如下有益效果：
[0057]
1、确保了尾排氢气能够快速检测，同时保证了检测的准确性。不仅提高了整车尾排氢气的安全性，也使得尾排氢气浓度是否异常能够快速准确检测出来。
[0058]
2、避免了尾排氢浓度传感器4长久运行而失灵的问题，为零部件耐久性增加了保证。
[0059]
3、结构布置紧凑，提高了空间利用率，同时也对整车集成提供了便利。
[0060]
4、整体装置不仅安装简单，且成本低，也增加了零部件的重复利用率。
[0061]
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。