CN115472866B - 一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于氢燃料电池技术领域，且公开了一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，包括加湿器，所述加湿器的左右两侧分别固定安装有分流箱，两个所述分流箱的外侧分别固定安装有进气口，所述加湿器的顶部固定安装有加湿排气口，所述加湿器内部的上端固定安装有电机。本发明通过设置有换热板、换热管与换热仓等达到了加热效果好的目的，在氢燃料电池产生的废气通过进气口进入分流箱的内部，两个记忆金属将复位收缩带动换热仓向下移动，对四个第二弹簧进行压缩，换热仓将位于加湿器内部下端的水中，对加湿器内部的水进行加热，使得加湿器产生雾气的温度更高，使其达到了加热效果好的目的。
Description
技术领域
本发明属于氢燃料电池技术领域，具体是一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置。
背景技术
氢燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧汽、柴油或储能蓄电池方式，最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的光伏电池板、风能发电等，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。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。
专利号CN202110102030.3的发明专利，提供了一种循环使用废气的氢燃料电池，该专利解决的问题为：现有技术中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，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，该部分改进内容通过氢燃料电池排出的废气90度左右对加湿器喷出的水雾进行加热最终达到了氢燃料电池废气再利用的目的。
现有技术中的氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，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，由于加热设备需要使用电能，导致增加氢燃料电池的能耗。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，具有加热效果好、冷却水循环使用与废气冷却水收集的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，包括加湿器，所述加湿器的左右两侧分别固定安装有分流箱，两个所述分流箱的外侧分别固定安装有进气口，所述加湿器的顶部固定安装有加湿排气口，所述加湿器内部的上端固定安装有电机，所述电机的输出轴固定安装有扇叶，所述加湿器内部的上端且位于电机的底部固定安装有两个换热板，两个所述换热板的内侧固定安装有换热管，所述换热管左侧的前后分别固定安装有进气管，所述换热管的右侧固定安装有排气管，所述加湿器内部底部的四角分别固定安装有限位杆，四个所述限位杆的中部活动套接有换热仓，所述换热仓底部的左右两端分别固定安装有记忆金属，四个所述限位杆的下端分别固定套接有第二弹簧，四个所述限位杆的顶部固定安装有顶板，所述换热仓的左右两侧分别固定安装有连通管，所述换热仓内部的左右两端分别固定安装有导向板。
上述技术方案中，优选的，所述换热管的底部固定安装有蓄水箱，所述蓄水箱内部的底部固定安装有固定架，所述固定架的顶部固定安装有第四弹簧，所述第四弹簧的顶部固定安装有密封块，所述加湿器内部底部的中部固定安装有滑动杆，所述滑动杆的下端固定套接有第一弹簧，所述滑动杆的下端活动套接有密封块，所述密封块的顶部固定安装有密封垫。
上述技术方案中，优选的，两个所述分流箱内部底部的前后分别固定安装有第三弹簧，四个所述第三弹簧的顶部固定安装有两个承接板，两个所述分流箱的底部分别固定安装有进水管，所述加湿器左侧的下端固定安装有注水口，右端所述分流箱的右侧固定安装有排气口。
上述技术方案中，优选的，两个所述进气管与左端分流箱的内部相连通，所述排气管的右侧与右端分流箱的内部相连通。
上述技术方案中，优选的，两个所述连通管的中部均呈波纹结构，所述换热仓为空心结构，两个所述连通管的外侧分别与两个分流箱的内部相连通，两个所述连通管的内侧分别与换热仓的内部相连通。
上述技术方案中，优选的，两个所述记忆金属的顶部分别与换热仓底部的左右两端固定安装，两个所述记忆金属的底部与加湿器内部的底部固定安装。
上述技术方案中，优选的，所述换热仓贯穿于滑动杆的中部，所述换热仓底部圆形孔的直径值大于滑动杆的直径值。
上述技术方案中，优选的，所述蓄水箱与换热管的内部相连通，所述蓄水箱内部的下端开设有环形槽口，所述密封块的直径值小于环形槽口的外直径值，所述蓄水箱呈梯形。
上述技术方案中，优选的，所述滑动杆的下端环形等角度开设有矩形槽，所述密封块活动套接于矩形槽的内部，所述密封垫由橡胶材质制成。
上述技术方案中，优选的，两个所述进水管的顶部分别与两个分流箱内部的底部相连通，两个所述进水管的内侧分别与加湿器的内部相连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过设置有换热板、换热管与换热仓等达到了加热效果好的目的，在氢燃料电池产生的废气通过进气口进入分流箱的内部，分流箱在分别通过两个进气管与连通管注入换热管与换热仓的内部，在加湿器产生的雾气将分别经过两个换热板与换热管的内部，由于废气的温度较高，通过换热管内部的废气对雾气进行加热，同时废气经过左端的连通管进入换热仓的内部，此时两个记忆金属将会受到热量，两个记忆金属将复位收缩带动换热仓向下移动，对四个第二弹簧进行压缩，换热仓将位于加湿器内部下端的水中，对加湿器内部的水进行加热，使得加湿器产生雾气的温度更高，使其达到了加热效果好的目的。
2、本发明通过设置有蓄水箱、密封块与密封块等达到了冷却水循环使用的目的，废气在换热管与换热仓的内部遇到温度较低的雾气时，氢燃料电池废气将会凝结成水，换热管内部的将会进入蓄水箱的内部进行收集，在收集较多时，水的重量较重对第四弹簧进行挤压，水将通过蓄水箱排入加湿器的内部，在工作完成后，加湿器内部的冷却后，两个记忆金属将***，此时四个第二弹簧将推动换热仓向上移动，密封块将脱离换热仓的底部，此时换热仓内部的水将落入加湿器内部的底部继续循环使用，使其达到了冷却水循环使用的效果
3、本发明通过设置有承接板、第三弹簧与进水管等达到了废气冷却水收集的目的，废气通过进气口进入分流箱的内部，分流箱内部的废气较多，分流箱的内壁上将会凝结较多的水珠，分流箱内部收集的水较多时，将对承接板进行挤压，第三弹簧将被压缩，此时分流箱内部的水通过连通管进入加湿器的内部，使其达到了废气冷却水收集的效果。
附图说明
图1为本发明结构整体外观示意图；
图2为本发明结构正面前端剖面示意图；
图3为本发明结构半剖面示意图；
图4为本发明结构图3的A处放大示意图；
图5为本发明结构图3的B处放大示意图；
图6为本发明结构换热板外观示意图；
图7为本发明结构换热管俯视剖面示意图；
图8为本发明结构换热仓外观示意图；
图9为本发明结构换热仓俯视剖面示意图。
图中：1、加湿器；2、加湿排气口；3、进气口；4、分流箱；5、进水管；6、注水口；7、排气口；8、限位杆；9、换热仓；10、顶板；11、滑动杆；12、记忆金属；13、密封块；14、固定架；15、第一弹簧；16、排气管；17、换热板；18、换热管；19、进气管；20、导向板；21、第二弹簧；22、扇叶；23、蓄水箱；24、连通管；25、电机；26、承接板；27、第三弹簧；28、密封垫；29、密封块；30、第四弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图9所示，本发明提供一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，包括加湿器1，加湿器1的左右两侧分别固定安装有分流箱4，两个分流箱4的外侧分别固定安装有进气口3，加湿器1的顶部固定安装有加湿排气口2，加湿器1内部的上端固定安装有电机25，电机25的输出轴固定安装有扇叶22，加湿器1内部的上端且位于电机25的底部固定安装有两个换热板17，两个换热板17的内侧固定安装有换热管18，换热管18左侧的前后分别固定安装有进气管19，换热管18的右侧固定安装有排气管16，加湿器1内部底部的四角分别固定安装有限位杆8，四个限位杆8的中部活动套接有换热仓9，换热仓9底部的左右两端分别固定安装有记忆金属12，四个限位杆8的下端分别固定套接有第二弹簧21，四个限位杆8的顶部固定安装有顶板10，换热仓9的左右两侧分别固定安装有连通管24，换热仓9内部的左右两端分别固定安装有导向板20；
通过氢燃料电池的废气与进气口3相对接，氢燃料电池产生的废气通过进气口3进入分流箱4的内部，分流箱4在分别通过进气管19与连通管24进入换热管18与换热仓9的内部，在加湿器1工作产生雾气时，雾气将会经过换热管18的内侧，通过换热管18内部的废气对雾气进行加热。
如图2、3、4、5所示，换热管18的底部固定安装有蓄水箱23，蓄水箱23内部的底部固定安装有固定架14，固定架14的顶部固定安装有第四弹簧30，第四弹簧30的顶部固定安装有密封块29，加湿器1内部底部的中部固定安装有滑动杆11，滑动杆11的下端固定套接有第一弹簧15，滑动杆11的下端活动套接有密封块13，密封块13的顶部固定安装有密封垫28；
采用上述方案：通过进气管19将废气注入换热管18的内部，在换热管18的外部与雾气进行接触时，换热管18内部的废气将遇冷凝结成水珠，水将流入蓄水箱23的内部进行收集，蓄水箱23内部的水较多时，将对密封块29进行挤压，第四弹簧30将被压缩，此时蓄水箱23内部的水将流入加湿器1的内部。
如图1、2、3所示，两个分流箱4内部底部的前后分别固定安装有第三弹簧27，四个第三弹簧27的顶部固定安装有两个承接板26，两个分流箱4的底部分别固定安装有进水管5，加湿器1左侧的下端固定安装有注水口6，右端分流箱4的右侧固定安装有排气口7；
采用上述方案：通过进气口3将氢燃料电池产生的废气注入分流箱4的内部，分流箱4内部的废气较多，分流箱4内壁上将会凝结较多的水珠，将会凝结成水，在水较多时，第三弹簧27将被压缩，此时分流箱4内部凝结的水通过进水管5流入加湿器1的内部进行收集使用。
如图2、6、7所示，两个进气管19与左端分流箱4的内部相连通，排气管16的右侧与右端分流箱4的内部相连通；
采用上述方案：通过两个进气管19将分流箱4内部的废气注入换热管18的内部，在通过换热管18对加湿器1产生的雾气进行加热，同时换热管18内部的雾气在经过排气管16排入右端分流箱4的内部，在通过排气口7排出冷却收集。
如图2、3所示，两个连通管24的中部均呈波纹结构，换热仓9为空心结构，两个连通管24的外侧分别与两个分流箱4的内部相连通，两个连通管24的内侧分别与换热仓9的内部相连通；
采用上述方案：通过左端连通管24将分流箱4内部的废气注入换热仓9的内部，此时两个记忆金属12将受到热量，两个记忆金属12将收缩，向下拉动换热仓9，换热仓9将位于加湿器1内部下端的水中，对加湿器1内部的水进行加热，同时换热仓9内部的废气在通过右端连通管24注入右端分流箱4的内部。
如图2、8所示，两个记忆金属12的顶部分别与换热仓9底部的左右两端固定安装，两个记忆金属12的底部与加湿器1内部的底部固定安装；
采用上述方案：通过左端连通管24将分流箱4内部的废气注入换热仓9的内部，两个记忆金属12将受到热量，***向下收缩，同时带动换热仓9向下移动，换热仓9将位于加湿器1内部下端的水中，通过换热仓9对水进行加热。
如图2、3、5所示，换热仓9贯穿于滑动杆11的中部，换热仓9底部圆形孔的直径值大于滑动杆11的直径值；
采用上述方案：通过记忆金属12预热向下拉动换热仓9，换热仓9将滑动于滑动杆11的中部，在通过密封块13对换热仓9的内部进行密封，避免废气直接注入加湿器1的内部，同时换热仓9内部产生的水通过换热仓9的底部排入加湿器1的内部。
如图2、3、4所示，蓄水箱23与换热管18的内部相连通，蓄水箱23内部的下端开设有环形槽口，密封块29的直径值小于环形槽口的外直径值，蓄水箱23呈梯形；
采用上述方案：通过废气经过换热管18的内部，与加湿器1产生的雾气向接触，换热管18内部的废气遇冷将冷却凝结成水，水将进入蓄水箱23的内部进行收集，在水较多时，将对第四弹簧30进行挤压，蓄水箱23内部的水将注入加湿器1的内部进行收集。
如图2、3、5所示，滑动杆11的下端环形等角度开设有矩形槽，密封块13活动套接于矩形槽的内部，密封垫28由橡胶材质制成；
采用上述方案：通过密封块13对换热仓9的底部进行密封，在换热仓9向上移动时，通过密封垫28卡接于进气管19的底部对其进行密封，在换热仓9向上移动时，通过滑动杆11下端的矩形槽对密封块13进行限位，密封块13将脱离换热仓9的底部，换热仓9内部凝结的水将注入加湿器1的内部。
如图2、3所示，两个进水管5的顶部分别与两个分流箱4内部的底部相连通，两个进水管5的内侧分别与加湿器1的内部相连通；
采用上述方案：氢燃料电池废气通过进气口3进入左端分流箱4的内部，左端分流箱4内部的废气较多，将会凝结成水，水在通过进水管5流入加湿器1的内部进行收集。
为了便于展示改进内容部分，加湿器的内部工作原理予以省略。
本发明的工作原理及使用流程：
首先将进气口3与氢燃料电池的废气排出口相对接，在氢燃料电池工作时，将启动电机25带动扇叶22旋转，将加湿器1内部产生的雾气通过加湿排气口2排出，同时氢燃料电池产生的废气通过进气口3进入分流箱4的内部，在通过分流箱4分别通过两个进气管19与连通管24注入换热管18与换热仓9的内部，加湿器1产生的雾气将经过两个换热板17与换热管18的内部，由于废气的温度较高，通过换热管18内部的废气对雾气进行加热，即可对加湿器1产生的雾气进行加热，同时废气经过左端的连通管24进入换热仓9的内部，此时两个记忆金属12将会受到热量，两个记忆金属12将复位收缩带动换热仓9向下移动，对四个第二弹簧21进行压缩，换热仓9的底部将与密封块13的顶部相接触，通过密封垫28对换热仓9的内部进行密封，换热仓9将位于加湿器1内部下端的水中，对加湿器1内部的水进行加热，使得加湿器1产生的雾气稳定更高，同时换热管18与换热仓9内部的废气在分别通过排气管16与右端的连通管24进入右端分流箱4的内部，在通过排气口7排出；
废气在换热管18与换热仓9的内部遇到温度较低的雾气时，氢燃料电池废气将会凝结成水，换热管18内部的将会进入蓄水箱23的内部进行收集，在收集较多时，水的重量较重对第四弹簧30进行挤压，水将通过蓄水箱23排入加湿器1的内部，在工作完成后，加湿器1内部的冷却后，两个记忆金属12将***，此时四个第二弹簧21将推动换热仓9向上移动，密封块13将脱离换热仓9的底部，此时换热仓9内部的水将落入加湿器1内部的底部继续循环使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，包括加湿器(1)，其特征在于：所述加湿器(1)的左右两侧分别固定安装有分流箱(4)，两个所述分流箱(4)的外侧分别固定安装有进气口(3)和排气口（7），所述加湿器(1)的顶部固定安装有加湿排气口(2)，所述加湿器(1)内部的上端固定安装有电机(25)，所述电机(25)的输出轴固定安装有扇叶(22)，所述加湿器(1)内部的上端且位于电机(25)的底部固定安装有两个换热板(17)，两个所述换热板(17)的内侧固定安装有换热管(18)，所述换热管(18)左侧的前后分别固定安装有进气管(19)，所述换热管(18)的右侧固定安装有排气管(16)，所述加湿器(1)内部底部的四角分别固定安装有限位杆(8)，四个所述限位杆(8)的中部活动套接有换热仓(9)，所述换热仓(9)底部的左右两端分别固定安装有记忆金属(12)，四个所述限位杆(8)的下端分别固定套接有第二弹簧(21)，四个所述限位杆(8)的顶部固定安装有顶板(10)，所述换热仓(9)的左右两侧分别固定安装有连通管(24)，所述换热仓(9)内部的左右两端分别固定安装有导向板(20)；两个所述进气管(19)与左端分流箱(4)的内部相连通，所述排气管(16)的右侧与右端分流箱(4)的内部相连通；两个所述连通管(24)的中部均呈波纹结构，所述换热仓(9)为空心结构，两个所述连通管(24)的外侧分别与两个分流箱(4)的内部相连通，两个所述连通管(24)的内侧分别与换热仓(9)的内部相连通。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，其特征在于：所述换热管(18)的底部固定安装有蓄水箱(23)，所述蓄水箱(23)内部的底部固定安装有固定架(14)，所述固定架(14)的顶部固定安装有第四弹簧(30)，所述第四弹簧(30)的顶部固定安装有密封块(29)，所述加湿器(1)内部底部的中部固定安装有滑动杆(11)，所述滑动杆(11)的下端固定套接有第一弹簧(15)，所述滑动杆(11)的下端活动套接有密封块(13)，所述密封块(13)的顶部固定安装有密封垫(28)。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，其特征在于：两个所述分流箱(4)内部底部的前后分别固定安装有第三弹簧(27)，四个所述第三弹簧(27)的顶部固定安装有两个承接板(26)，两个所述分流箱(4)的底部分别固定安装有进水管(5)，所述加湿器(1)左侧的下端固定安装有注水口(6)，右端所述分流箱(4)的右侧固定安装有排气口(7)。
4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，其特征在于：两个所述记忆金属(12)的顶部分别与换热仓(9)底部的左右两端固定安装，两个所述记忆金属(12)的底部与加湿器(1)内部的底部固定安装。
5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，其特征在于：所述换热仓(9)贯穿于滑动杆(11)的中部，所述换热仓(9)底部圆形孔的直径值大于滑动杆(11)的直径值。
6.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，其特征在于：所述蓄水箱(23)与换热管(18)的内部相连通，所述蓄水箱(23)内部的下端开设有环形槽口，所述密封块(29)的直径值小于环形槽口的外直径值，所述蓄水箱(23)呈梯形。
7.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，其特征在于：所述滑动杆(11)的下端环形等角度开设有矩形槽，所述密封块(13)活动套接于矩形槽的内部，所述密封垫(28)由橡胶材质制成。
8.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池用具有废气再利用功能的控制装置，其特征在于：两个所述进水管(5)的顶部分别与两个分流箱(4)内部的底部相连通，两个所述进水管(5)的内侧分别与加湿器(1)的内部相连通。
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