CN112768728A - 循环使用废气的氢燃料电池 - Google Patents

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Abstract

循环使用废气的氢燃料电池，包括氢燃料电池本体、单向气阀、轴流风机、空气冷却设备、废水罐、稳压电源、水位开关、蜂鸣器；氢燃料电池本体的加湿装置壳体是内外两层结构；壳体的上端及下端各安装有进气管和排气管，进气管和排废气管连接；空气冷却设备的蒸发器安装在外壳内，外壳的左右侧端各安装有左连接管及右连接管，左连接管和排气管连接，右连接管和轴流风机的进气管连接，轴流风机的排气管和单向气阀的进气端连接，单向气阀排气端和氢燃料电池本体进氢气管并联连接；水位开关安装在废水罐内上端；稳压电源和蜂鸣器安装在元件盒内并和水位开关连接。本发明能有效保持加湿装置壳体内的温度，还能有效将废气中氢气进行了回收利用。

Description

循环使用废气的氢燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，特别是一种循环使用废气的氢燃料电池。
背景技术
燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，其具有电能转化效率高以及环保等优点，因此在国防、交通、工业中均具有较为广泛的应用。燃料电池由于单个电池电压低，一般在1.2V左右，主要结构是由多只单电池串联而成，构成燃料电池组，电压越高串联的单只单电池只数越多。采用氢气作为燃料的燃料电池，相较于其他燃料电池，具有较高的功率密度，以及排出的副产物为水或者水蒸气，对环境没有任何污染，因此在燃料电池中应用很多。现有的氢燃料电池组在实际应用中，由于输入的氢气进入每单个电池的氢气通道内后，并不能保证充分完全反应完毕，也就是说反应产生的排出的废气副产物中，不但具有水和水蒸气，还夹杂有一定量的未反应氢气，这样由于氢气未得到有效利用，会造成不必要的能源浪费。
质子交换膜氢燃料电池是使用最广泛的一种氢燃料电池，为了保证质子交换膜氢燃料电池的导电率等性能指标达到要求，反应的氢气气体必须采用喷雾加湿装置进行预增湿。现有的加湿装置是直接对氢气进行水喷雾，为了防止周围环境温度过低造成结冰或雾化不好，目前技术中一般在加湿装置的外侧设置有电加热设备等，进而加热进入加湿装置内的雾化水，保证了加湿装置的正常工作。由于加热中会使用电能，因此造成氢燃料电池相对不节能。基于上述，提供一种不使用电能，能有效利用排出废气热量加热加湿装置、且能实现废气中氢气回收利用的氢燃料电池显得尤为必要。
发明内容
为了克服现有的氢燃料电池组因结构所限，不能有效利用废气中排气的氢气，以及加湿装置需要电加热等造成的弊端，本发明提供了一种在相关机构共同作用下，利用氢燃料电池本体排出的废气热量为加湿装置升温，不需要使用电能为加湿装置加热，还能有效回收利用废气中氢气，由此实现了节能目的的循环使用废气的氢燃料电池。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
循环使用废气的氢燃料电池，包括氢燃料电池本体、单向气阀、轴流风机、空气冷却设备、废水罐、稳压电源、水位开关、蜂鸣器；其特征所述氢燃料电池本体的加湿装置壳体是内外两层结构；所述壳体的上端及下端各安装有进气管和排气管，进气管和氢燃料电池的排废气管连接；所述空气冷却设备的蒸发器安装在外壳内，外壳的左右侧端各安装有左连接管及右连接管，左连接管和加湿装置壳体的排气管连接，右连接管和轴流风机的进气管连接，轴流风机的排气管和单向气阀的进气端连接，单向气阀排气端和氢燃料电池本体进氢气管并联连接；所述水位开关安装在废水罐内上端；稳压电源和蜂鸣器安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出端和水位开关电源输入端分别电性连接，水位开关电源输出端和蜂鸣器电源输入两端分别电性连接。
进一步地，所述安装蒸发器的外壳下部安装有排水管，排水管下端位于废水罐内。
进一步地，所述稳压电源是交流转直流开关电源模块。
进一步地，所述水位开关是浮球式常闭触点液位开关。
本发明有益效果是：本发明氢燃料电池本体其余使用方法及过程和现有氢燃料电池完全一致。本发明中氢燃料电池本体反应产生包含有氢气的热蒸气进入加湿装置壳体内外层之间内，这样能有效保持加湿装置壳体内的温度，防止了水雾结冰及雾化不良，由于不使用电能加热加湿装置能有效达到节能目的。本发明中对加湿装置放热后蒸气和氢气进入蒸发器后、水蒸气会被冷却成水排出到废水罐内，废气中的氢气会被轴流风机抽出进入氢燃料电池本体的进氢气管道内，这样有效将废气中氢气进行了回收利用，相应的也达到了节能目的。基于上述，本发明具有好的应用前景。
附图说明
以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
图1是本发明平面结构示意图。
图2是本发明电路图。
具体实施方式
图1中所示，循环使用废气的氢燃料电池，包括氢燃料电池本体(图中未画出)，单向气阀1，轴流风机2，具有蒸发器3、冷凝器4及压缩机等必要部件的空气冷却设备、废水罐6、稳压电源7、水位开关8、蜂鸣器9；所述氢燃料电池本体的加湿装置10壳体101是内外两层结构，加湿装置的喷头102位于内层壳体内上端且喷头外上侧和壳体101外层之间是密封式结构；所述壳体的上端左部及右端下部各焊接有一根进气管103和排气管104，进气管103和氢燃料电池本体的排废气管经管道及管道接头连接；所述空气冷却设备安装在氢燃料电池本体侧端，空气冷却设备的蒸发器3安装在一个矩形密外壳31内，外壳31的左右侧端中部各焊接有一根和外壳内相通的左连接管311及右连接管312，左连接管311和加湿装置壳体的排气管104经管道及管道接头连接，右连接管312和轴流风机2的进气管经管道及管道接头连接，轴流风机2的排气管和单向气阀1的进气端经螺纹连接，单向气阀排气端1和氢燃料电池本体进氢气管通过管道接头并联连接；所述水位开关6经螺杆螺母安装在废水罐6内上部；稳压电源7和蜂鸣器9安装在元件盒5内电路板上。安装蒸发器3的外壳31下端是锥形结构，外壳外下端中部垂直焊接有一根排水管32，排水管32下端位于废水罐6内上端。
图1、2所示，稳压电源A是型号220V/12V/50W的交流220V转直流12V开关电源模块成品。水位开关T是浮球式常开触点液位开关成品。稳压电源A的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接，稳压电源A的电源输出端3及4脚和水位开关T电源输入端分别经导线连接，水位开关电T源输出端和蜂鸣器B电源输入两端分别经导线连接。
图1、2中所示，本发明氢燃料电池本体其余使用方法、过程和现有氢燃料电池完全一致，空气经氢燃料电池本体的进空气通道管进入氢燃料电池组本体的空气通道内，同时氢气罐内的氢气进入氢燃料电池本体的加湿装置10内，加湿装置10为氢气喷水雾混合后再进入氢燃料电池本体的进氢气通道管内，在氢燃料电池组本体其他辅助设备共同作用下，氢气燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能为用电设备供电。氢燃料电池组本体反应后产生的水蒸气、水和残余氢气会经氢燃料电池组本体的排废气管排出。
图1、2中所示，本发明中，氢燃料电池本体开机后同步打开轴流风机2和空气冷却器的电源。工作时，氢燃料电池本体排出的废气先经进气管103进入加湿装置壳体101内外层之间内，这样废气具有的热量(90多度左右)能加热加湿装置10内部，就能有效保持加湿装置壳体内的温度，防止了喷入加湿装置内的水雾结冰及雾化不良，由于不使用电能加热加湿装置能有效达到节能目的。氢燃料电池本体排出的废气进入加湿装置10释放热量后经排气管104进入蒸发器3外壳31内，蒸发器在冷凝器和压缩机等共同作用下产生的冷气将进入外壳内的水蒸气冷却成水、经排水管32排入废水罐6内，废气中的氢气由于轴流风机2的负压作用，会经轴流风机的排气管输出、再经单向气阀进入氢燃料电池本体的进氢气管道内，这样有效将废气中氢气进行了回收利用，相应的也达到了节能目的。本发明中，220V交流电源进入稳压电源A的电源输入端1及2脚后，稳压电源A的3及4脚会输出稳定的12V直流电源进入水位开关T的电源输入两端，当水罐6内废水量较少时，水位开关T受到的浮力小其内部触点处于开路状态，那么讯响器B不会得电。当水罐6内废水量较多时，水位开关T受到的浮力大其内部触点处于闭合状态，由于讯响器B的两个电源输入端和水位开关两个电源输出触点分别连接，所以此刻讯响器B会得电发出响亮的提示声音，提示工作人员废水罐6内的水量较多需要处理了。通过上述所有电路及机构共同作用，本发明不但能有效为加湿装置加热保温，还能达到节能目的。电路中，讯响器B是型号SF12的有源连续声讯响报警器成品。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.循环使用废气的氢燃料电池，包括氢燃料电池本体、单向气阀、轴流风机、空气冷却设备、废水罐、稳压电源、水位开关、蜂鸣器；其特征所述氢燃料电池本体的加湿装置壳体是内外两层结构；所述壳体的上端及下端各安装有进气管和排气管，进气管和氢燃料电池的排废气管连接；所述空气冷却设备的蒸发器安装在外壳内，外壳的左右侧端各安装有左连接管及右连接管，左连接管和加湿装置壳体的排气管连接，右连接管和轴流风机的进气管连接，轴流风机的排气管和单向气阀的进气端连接，单向气阀排气端和氢燃料电池本体进氢气管并联连接；所述水位开关安装在废水罐内上端；稳压电源和蜂鸣器安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出端和水位开关电源输入端分别电性连接，水位开关电源输出端和蜂鸣器电源输入两端分别电性连接。
2.根据权利要求1所述的循环使用废气的氢燃料电池，其特征在于，安装蒸发器的外壳下部安装有排水管，排水管下端位于废水罐内。
3.根据权利要求1所述的循环使用废气的氢燃料电池，其特征在于，稳压电源是交流转直流开关电源模块。
4.根据权利要求1所述的循环使用废气的氢燃料电池，其特征在于，水位开关是浮球式常闭触点液位开关。
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