[發明專利]用于極寒環境的燃料電池車輛空氣濾清器及空氣濾清方法

有效

• 申請號: 202010036407.5
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111173779B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 胡東海;張楊;何洪文;徐向陽;衣杰;李中延;李江;黃赟;曹德明;張曉偉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01M8/0662
• 分類號: H01M8/0662;B01D50/00;B01D53/26;B01D53/04
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本發明公開一種用于極寒環境的燃料電池車輛空氣濾清器及空氣濾清方法，包括雙轉子盤式電機，盤式電機軸心為內壁殼體，內壁殼體用于進排氣、分級除濕和有害氣體吸附；盤式電機與中壁殼體固連，中壁殼體內側設有螺旋形脊突；盤式電機還與外壁殼體固連，外壁與中壁之間設有電阻絲加熱組件，用于融化冰雪防止其堆積阻塞空氣通道，外壁殼體底端設有若干孔隙，底面內側設有葉突。含各種雜質的空氣由螺旋通道向下，使得雜質進行離心運動，落在外壁殼體底面上，葉突旋轉將大顆粒雜質排出空隙；隨后空氣進入內壁殼體中，經分級除濕和有害氣體吸除后排出。本發明解決了現有空氣濾清器自清潔性能弱、濾芯被凝結液滴阻塞以及空氣通路被冰雪堵塞的問題。

技術領域

本發明屬于燃料電池車輛的空氣供應系統設計技術領域，涉及一種用于極寒環境的燃料電池車輛空氣濾清器及空氣濾清方法。

背景技術

目前化石燃料的使用滿足了世界80％的能源需求，但持續使用化石燃料存在兩個嚴重問題：一是其儲量有限，遲早會枯竭；二是使用化石燃料已經引發了一系列諸如全球變暖、臭氧層空洞、酸雨等嚴重的環境問題，采取一種新型的清潔高效的能源迫在眉睫。氫是最輕、最清潔、最高效的燃料，其在燃料電池中可直接將化學能轉化成電能，能量利用率極高。質子交換膜燃料電池憑借功率密度高、工作溫度低、體積小、啟動快等優點成為車用燃料電池的首選。但質子交換膜燃料電池運行時對空氣的要求極高，硫、一氧化碳等有毒有害物質均可導致催化劑中毒失活。此外為了提升燃料電池組的功率，燃料電池需工作在較高壓力下，壓力由離心式壓縮機提供。離心式壓縮機對吸入空氣的要求同樣嚴格，空氣中的顆粒物和液滴等都會導致高速旋轉的空壓機葉片產生異常振動，嚴重時甚至將損壞空壓機；因此，空氣濾清器必須對吸入的空氣中的各種液滴和顆粒物進行有效阻擋截留，并最好能吸收空氣中的有毒有害氣體，對進入空壓機和燃料電池組的空氣進行嚴格而徹底的過濾。城市由于工業區和工地等區域的影響，空氣中大量存在各種污染物，包括各種有毒有害氣體和粉塵如PM2.5等。此外，若要擴大燃料電池車輛的使用范圍，在將來實現對現有燃油車輛的全面替代，燃料電池車輛還必須走出城市，在高海拔山區、濕熱的雨林地區、多沙塵的荒漠地區等空氣狀況較為惡劣的條件下正常運轉并完成各種工作。現有燃料電池車輛的空氣濾清器的濾芯主要有樹脂處理的微孔濾紙、無紡布、纖維濾芯等，以及將上述濾芯進行組合的復合濾芯，通過篩分、沉淀、截留、滲濾的原理對空氣中的雜質進行分離。而對于在多沙塵和風雪環境下工作的傳統燃油礦山車輛、重載卡車等，其大多在使用微孔濾紙的主濾芯前加裝旋流預濾器以去除進氣中的大顆粒雜質，減輕主濾芯的負擔。濾紙、織造布和纖維等濾芯雖然在干燥環境下運作良好，但一旦進氣夾帶大量液滴或冰晶時，液滴與冰晶融化的水便會在濾芯纖維上不斷凝結進而堵塞纖維間的微孔，導致進氣阻力大大增加；旋流預濾器在多沙塵環境下運作良好，但在高寒地區的風雪環境中，進氣夾帶大量冰雪碎塊進入旋流通道時，冰雪將在通道內以極快的速度堆積進而堵塞通道，導致進氣阻力增大甚至無法進氣。同時，現有的空氣濾清器少有自清潔功能，并且以上濾清器方案均無法去除空氣中的有毒有害氣體。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種用于極寒環境的燃料電池車輛空氣濾清器及空氣濾清方法，用于改善現有燃料電池車輛的空氣濾清器易被冰雪堵塞、自清潔力不強、無法去除危害燃料電池組的有害氣體的局限性。

一種用于極寒環境的燃料電池車輛空氣濾清器，由內向外依次為同軸圓柱狀的內壁殼體、中壁殼體和外壁殼體，內壁殼體上部外側可轉動連接中壁殼體和外壁殼體，中壁殼體和外壁殼體之間設有雙轉子盤式電機；內壁殼體內部設有折彎狀的內壁隔板，且內壁殼體與內壁隔板連接處設有開口；內壁隔板上設有升降桿，升降桿底端依次設有環形隔筒和水平隔板，水平隔板底部設有濕度傳感器，環形隔筒外壁緊貼吸水材料隔筒，吸水材料隔筒與內壁殼體固連，且固連處設有間隙；吸水材料隔筒上端設有長通孔；吸水材料隔筒和內壁殼體之間填充吸水材料，內壁殼體和內壁隔板之間填充有害氣體吸附材料。

上述技術方案中，所述中壁殼體內壁上加工有螺旋形脊突。

上述技術方案中，所述中壁殼體外壁貼有電阻絲加熱組件。