[發(fā)明專利]用于降低從燃料電池排出的氫氣的濃度的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710085958.9
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN107919488B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭明周;具珍祐
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號: H01M8/0662
• 分類號: H01M8/0662
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;趙愛玲

本發(fā)明公開一種用于通過排出線降低從燃料電池排出的氫氣的濃度的裝置。該裝置包括：第一殼體，其連接到排出線并且具有形成在其中的廢氣移動(dòng)路徑和空氣進(jìn)口；泵送部，其被安裝在第一殼體中并通過空氣進(jìn)口吸入空氣；第二殼體，其聯(lián)接到第一殼體并且具有形成在其中的空氣稀釋部和稀釋氣體移動(dòng)路徑，空氣稀釋部連接到廢氣移動(dòng)路徑并且稀釋氣體移動(dòng)路徑連接到空氣稀釋部；以及噴嘴構(gòu)件，其在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將被引入到空氣進(jìn)口中的空氣噴射到空氣稀釋部。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2016年10月10日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的申請?zhí)枮?0-2016-0130654的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種用于降低從燃料電池排出的氫氣的濃度的裝置，其能夠降低廢氣中的氫氣的濃度。

背景技術(shù)

通常，燃料電池系統(tǒng)是一種電力生成系統(tǒng)，其通過將空氣和氫氣供給到燃料電池并且在燃料電池中氫氣和氧氣之間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)來生成電能。例如，燃料電池系統(tǒng)已經(jīng)用于驅(qū)動(dòng)諸如車輛、船只、火車、飛機(jī)等中的電動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)源。

燃料電池系統(tǒng)包括：堆，其中堆疊有燃料電池；氫氣供給裝置，其將氫氣供給到燃料電池的陽極；空氣供給裝置，其將空氣供給到燃料電池的陰極；以及熱量/水管理裝置，其去除作為燃料電池的反應(yīng)產(chǎn)物的熱量和水，并且控制堆的驅(qū)動(dòng)溫度。

在聚合物電解質(zhì)膜燃料電池中，需要適當(dāng)?shù)臐穸龋允鼓?電極組件(MEA)的離子交換膜起到平穩(wěn)的作用。為此，燃料電池系統(tǒng)已經(jīng)使用加濕供給到堆的反應(yīng)氣體的加濕裝置。

加濕裝置使用從燃料電池的陰極排出的熱濕空氣中的濕氣來加濕從空氣供給裝置供給的空氣，并且將加濕的空氣供給到燃料電池的陰極。

另外，燃料電池系統(tǒng)包括氫氣再循環(huán)裝置，其使從燃料電池的陽極排出的氫氣和從氫氣供給裝置供給的氫氣彼此混合并且再次將混合的氫氣供給到陽極。

同時(shí)，在驅(qū)動(dòng)燃料電池系統(tǒng)期間，諸如氮?dú)狻⒄羝入s質(zhì)在燃料電池的陽極中累積，使得氫氣的濃度變低，并且在其中氫氣的濃度變得過低的情況下，可能在燃料電池堆中發(fā)生諸如電池分離等現(xiàn)象。

為了解決該問題，在燃料電池系統(tǒng)中，通過在燃料電池系統(tǒng)的初始啟動(dòng)和驅(qū)動(dòng)時(shí)周期性地打開凈化閥并且將雜質(zhì)與來自陽極的氫氣一起排出，陽極中的氫氣的濃度已經(jīng)被控制在預(yù)定或更高的水平。

此時(shí)，當(dāng)通過打開凈化閥來凈化陽極時(shí)，氫氣與來自陽極的雜質(zhì)一起被排出，并且該凈化氣體與從陰極排出的空氣一起被引入到加濕裝置中。

在這種情況下，雜質(zhì)中的蒸汽用作加濕裝置中燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)所需的反應(yīng)氣體的加濕源，并且諸如氫氣、氮?dú)獾葰怏w與空氣一起通過排出系統(tǒng)被排出到大氣。

因此，在如上所述的氫氣凈化方法中，從陽極排出的氫氣與從陰極排出的空氣混合，然后通過排出系統(tǒng)被排出到大氣中，從而提高凈化氫氣的濃度的空氣稀釋效果。

此外，在燃料電池系統(tǒng)的初始啟動(dòng)和停止時(shí)，或在使用燃料電池系統(tǒng)的燃料電池車輛的怠速狀態(tài)(例如，燃料電池車輛的怠速走走停停(ISG)狀態(tài))下，從燃料電池的陽極通過膜跨越到燃料電池的陰極的大量氫氣被耗盡。

該氫氣與來自燃料電池的陰極的空氣一起被排出到加濕裝置，被加濕裝置內(nèi)的空氣稀釋，并在其濃度降低的狀態(tài)下通過排出系統(tǒng)排出到大氣中。

然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)如上所述的燃料電池系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)條件，排出的氫氣與加濕裝置中從陰極排出的空氣混合以部分地降低氫氣的濃度，但是這難以在氫氣和空氣之間實(shí)現(xiàn)充分混合的效果，使得氫氣的濃度沒有充分降低。

因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，從燃料電池系統(tǒng)排出的氫氣的濃度沒有有效地降低，并且根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)條件，其中未稀釋的氫氣可被排出的條件充分存在，使得由于排出的氫氣的濃度超過設(shè)定范圍而可能導(dǎo)致起火和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。