[發明專利]用于防止熱廢氣傷害的方法和系統

在審

• 申請號: 202180009463.2
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN114982026A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 麥斯·邦;D·馬里克;P·利安德·詹森;F·周
• 申請（專利權）人: 藍界科技控股公司
• 主分類號: H01M8/0662
• 分類號: H01M8/0662;B01D5/00;B01D53/26;F01N3/022;H01M8/04828
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 王珺;段丹輝

為了防止熱廢氣造成的傷害，通過排氣管中的金屬網來使水冷凝。

技術領域

本發明涉及車輛中的燃料電池系統，尤其涉及一種用于防止含有水蒸氣的熱廢氣造成傷害的方法和系統。

背景技術

在燃料電池中，電力由氫離子H+從燃料電池的陽極側到陰極側穿過聚合物膜提供。將氧氣提供到燃料電池的陰極側，例如通過從環境中獲取并被壓縮以在燃料電池系統中使用的空氣。氧氣與氫離子反應生成水。水蒸汽作為廢氣的一部分離開燃料電池。

在德國專利文件DE10346692和DE10129098中，使用具有內部金屬絲網的緊湊型旋風除霧器來回收用于燃料電池系統的水。在DE102012023682中公開了一種不同類型的除霧器，其中使用具有金屬絲網的彎管來從廢氣提取水滴，這對于防止下游渦輪機損壞是必需的。這些除霧器的特點是從廢氣中有效分離水。盡管所述系統在一定程度上是緊湊的，但結果是一個相對復雜的系統，明確地說，除了排氣管之外還必須提供排水管。這些額外的特征是出于驅動渦輪機的目的，如在DE102012023682中，或者出于從廢氣中回收所有水的目的。然而，對于那些不需要這樣做的系統，這些特征似乎使系統變得不必要地復雜。

US2018/0294491公開了針對燃料電池的水回收以及部分水通過排氣管的釋放。US2018/241060公開了水回收和蒸發/冷凝裝置，其中由廢氣中的廢熱提供蒸發能量。DE102014003310公開了具有水收集器的排氣系統，水與廢氣一起通過文氏管從所述排氣系統釋放。DE102009051476公開了水被霧化到廢氣中的燃料電池系統。

US2007/116621公開了一種裝備有排氣流路和排氣系統的燃料電池，所述排氣系統包括用于導致湍流的金屬絲網，使得在排氣管中輸送的氧化劑與其中的氫混合。

特別是對于汽車來說，重要的是提供緊湊和輕量化的技術解決方案，避免不是很必要的功能。對改進有穩定需求。

發明內容

一個目標是在本領域中提供改進。另一個目標是為包括具有高溫燃料電池的燃料電池系統的車輛提供改進的安全措施。這些目標和更多的目標是使用在權利要求書中描述并且在下文更詳細描述的系統和方法來實現。

彌補上述現有技術的不足，不必回收水并且沒有渦輪機是通過廢氣驅動的燃料電池系統(在下述例示系統中，具有金屬絲網的彎管的旋風除霧器)似乎是不必要的。因此，避免這種手段是顯而易見的。然而，當考慮到特殊類別的燃料電池時，還有其他適用的考慮因素。這將在下面更詳細地解釋。

一些燃料電池系統在高于120℃的高溫下操作。對于這種高溫燃料電池，水以熱蒸氣的形式釋放。在汽車的情況下，從排氣管釋放熱蒸氣意味著對靠近排氣口的人員造成傷害的風險，因為蒸氣具有相對較高的熱能。具體來說，對于這種高溫系統，如果這樣的傷害風險被防止或至少有效地最小化將是合乎需要的。因此，明確地說，目標是為水蒸氣在可能導致皮膚損傷的溫度下從中釋放的燃料電池系統提供改進的安全措施。

為了解決這個問題，請關注上面討論的金屬絲網除霧器。雖然廢氣不用于驅動渦輪機，也不一定用于水回收，但事實證明，金屬絲網除霧器可用于防止從汽車排氣管釋放的熱氣造成傷害。除霧器用于對廢氣進行除霧，使得從排氣管自身流出的熱廢氣變干燥。然而，通過金屬絲網產生的水滴也通過同一個排氣管釋放，并與廢氣一起流向車輛排氣管的末端。然而，由于水在金屬絲網下游處于水滴狀態，水滴只是從排氣管的末端滴落，而干熱的氣體離開排氣管而不會造成傷害。水滴從排氣管滴落的方式減少了對排氣管后面的人造成傷害的危險。

如果存在或建立了這種額外的排水管，本發明同樣有效。然而，與現有技術相比，不需要這種額外的排水管，因為排氣管自身的末端可以起到排水管的作用。這使得系統簡單、緊湊并且重量輕，并且可以以低成本建立系統。無需添加旋風分離器，也無需帶有額外排水管的彎管。

因此，在一些實施方案中，當與現有技術進行比較時，本發明的不同之處在于干燥的廢氣與水滴一起流過排氣管并且在同一個排氣管的末端處釋放。