[實用新型]一種車載燃料氫氣純化裝置

有效

• 申請號: 202122109655.0
• 申請日: 2021-09-02
• 公開（公告）號: CN216295681U
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 王廣清;李世剛;江風;劉哲男;吳紅曉;逯衛強
• 申請（專利權）人: 北京佳安氫源科技股份有限公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 賈曉玲

本實用新型公開一種車載燃料氫氣純化裝置，屬于燃料電池汽車領域。車載儲氫罐連接一TSA吸附裝置，所述TSA吸附裝置包括二個以上的變溫吸附塔，變溫吸附塔上分別完成吸附、升溫解吸、降溫、升壓步驟，且當變溫吸附塔A進行吸附步驟時，變溫吸附塔B進行升溫解吸、降溫、升壓步驟；而當變溫吸附塔B進行吸附時，變溫吸附塔A進行升溫解吸、降溫、升壓步驟，變溫吸附塔A/B交替進行各個步驟的操作得到純化后的燃料氫氣，然后經過壓力調節閥和流量計進入燃料電池。本實用新型利用燃料氫能源汽車內部系統和TSA吸附裝置可以制備滿足燃料氫標準的氫氣。

技術領域

本實用新型屬于燃料電池汽車領域，提出了一種車載燃料氫氣純化裝置。

背景技術

能源和環境問題一直是備受大家關注的問題，在汽車領域，氫燃料電池因其高效、清潔等優點被看作新能源汽車的重要發展方向。燃料電池通過化學催化劑促進化學反應產生電力。發電過程通常是一個氫氧反應過程，副產物是水，這是一個綠色生態的供能過程。

氫燃料電池汽車以其眾多優點代表了未來汽車的發展方向，但仍然面臨著諸多困難，比如，目前有些燃料氫氣品質不達標。燃料氫氣的來源比較少，有些燃料氫廠家只能使用不符合標準的純氫(99.99％v/v)或價格比較貴的高純氫(99.999％v/v)來替代，然而，工業純氫中CO、CO₂、N₂、CH₄、超標的，高純氫中CO含量也不符合燃料氫的標準。研究表明氫燃料氣中的CO和CO2對質子交換膜燃料電池PEMFC的性能有影響，CO的存在會導致電池電壓下降，而CO₂的存在會導致局部H₂供應不足，電池出現反極和碳蝕現象。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提出一種車載燃料氫氣純化裝置，利用該裝置可以制備滿足燃料氫標準的氫氣。

本實用新型可以通過如下技術方案實現：

一種車載燃料氫氣純化裝置，其特征在于，車輛中的車載儲氫罐連接一TSA吸附裝置，所述TSA吸附裝置包括二個以上的變溫吸附塔，其中，變溫吸附塔上分別設置進氣閥、自動控壓調節閥、升壓閥和出氣閥，進氣閥用于控制車載儲氫罐的燃料氫氣流入變溫吸附塔，變溫吸附塔內裝有吸附劑，出氣閥用于控制變溫吸附塔的氣體排出，打開變溫吸附塔的進氣閥和出氣閥，變溫吸附塔進行吸附步驟，當關閉變溫吸附塔的進氣閥和出氣閥，將車輛冷卻系統產生的熱水導入到變溫吸附塔夾套中，同時排出變溫吸附塔內的雜質混合氣，實現變溫吸附塔的升溫解吸步驟，打開車輛中的風扇冷卻系統完成變溫吸附塔的降溫步驟，利用自動控壓調節閥和升壓閥調整變溫吸附塔的壓力升至預定的吸附壓力完成升壓步驟，針對TSA吸附裝置中的任意兩個變溫吸附塔，當變溫吸附塔A進行吸附步驟時，另一變溫吸附塔B進行升溫解吸、降溫、升壓步驟；而當變溫吸附塔B進行吸附時，變溫吸附塔A進行升溫解吸、降溫、升壓步驟，所有變溫吸附塔交替進行各個步驟后得到純化后的燃料氫氣，然后經過壓力調節閥和流量計進入燃料電池。

在車載儲氫罐和變溫吸附塔之間設置一壓力調節閥，用于調整車載儲氫罐的燃料氫氣壓力范圍為1～60MPG。

所述升溫解吸步驟中變溫吸附塔內溫度繼續上升至80-180℃。

所述降溫步驟中變溫吸附塔內溫度降低至60℃以下。

所述變溫吸附塔內的雜質混合氣經過排氣管、止回閥和含氫尾氣消納設備排入大氣放空。

本實用新型的技術特點：

本實用新型涉及變溫吸附(Temperature Swing Adsorption縮寫為TSA)就是在較低溫度(常溫或更低)下進行吸附，在較高溫度下使吸附的雜質組分解吸出來，使吸附劑再生，循環使用，即變溫吸附是在兩條不同的等溫吸附線之間上下移動進行著吸附和解吸過程。本實用新型利用燃料氫能源汽車內部系統對TSA吸附裝置進行加熱或冷卻，可以制備滿足燃料氫標準的氫氣，再經過流量計計量后進入燃料電池。

附圖說明