[发明专利]用于降低从燃料电池排出的氢气的浓度的装置

说明书

本发明公开一种用于通过排出线降低从燃料电池排出的氢气的浓度的装置。该装置包括：第一壳体，其连接到排出线并且具有形成在其中的废气移动路径和空气进口；泵送部，其被安装在第一壳体中并通过空气进口吸入空气；第二壳体，其联接到第一壳体并且具有形成在其中的空气稀释部和稀释气体移动路径，空气稀释部连接到废气移动路径并且稀释气体移动路径连接到空气稀释部；以及喷嘴构件，其在旋转的同时将被引入到空气进口中的空气喷射到空气稀释部。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年10月10日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0130654的韩国专利申请的优先权及权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于降低从燃料电池排出的氢气的浓度的装置，其能够降低废气中的氢气的浓度。

背景技术

通常，燃料电池系统是一种电力生成系统，其通过将空气和氢气供给到燃料电池并且在燃料电池中氢气和氧气之间发生电化学反应来生成电能。例如，燃料电池系统已经用于驱动诸如车辆、船只、火车、飞机等中的电动马达的驱动源。

燃料电池系统包括：堆，其中堆叠有燃料电池；氢气供给装置，其将氢气供给到燃料电池的阳极；空气供给装置，其将空气供给到燃料电池的阴极；以及热量/水管理装置，其去除作为燃料电池的反应产物的热量和水，并且控制堆的驱动温度。

在聚合物电解质膜燃料电池中，需要适当的湿度，以使膜-电极组件(MEA)的离子交换膜起到平稳的作用。为此，燃料电池系统已经使用加湿供给到堆的反应气体的加湿装置。

加湿装置使用从燃料电池的阴极排出的热湿空气中的湿气来加湿从空气供给装置供给的空气，并且将加湿的空气供给到燃料电池的阴极。

另外，燃料电池系统包括氢气再循环装置，其使从燃料电池的阳极排出的氢气和从氢气供给装置供给的氢气彼此混合并且再次将混合的氢气供给到阳极。

同时，在驱动燃料电池系统期间，诸如氮气、蒸汽等杂质在燃料电池的阳极中累积，使得氢气的浓度变低，并且在其中氢气的浓度变得过低的情况下，可能在燃料电池堆中发生诸如电池分离等现象。

为了解决该问题，在燃料电池系统中，通过在燃料电池系统的初始启动和驱动时周期性地打开净化阀并且将杂质与来自阳极的氢气一起排出，阳极中的氢气的浓度已经被控制在预定或更高的水平。

此时，当通过打开净化阀来净化阳极时，氢气与来自阳极的杂质一起被排出，并且该净化气体与从阴极排出的空气一起被引入到加湿装置中。

在这种情况下，杂质中的蒸汽用作加湿装置中燃料电池的电化学反应所需的反应气体的加湿源，并且诸如氢气、氮气等气体与空气一起通过排出系统被排出到大气。

因此，在如上所述的氢气净化方法中，从阳极排出的氢气与从阴极排出的空气混合，然后通过排出系统被排出到大气中，从而提高净化氢气的浓度的空气稀释效果。

此外，在燃料电池系统的初始启动和停止时，或在使用燃料电池系统的燃料电池车辆的怠速状态(例如，燃料电池车辆的怠速走走停停(ISG)状态)下，从燃料电池的阳极通过膜跨越到燃料电池的阴极的大量氢气被耗尽。

该氢气与来自燃料电池的阴极的空气一起被排出到加湿装置，被加湿装置内的空气稀释，并在其浓度降低的状态下通过排出系统排出到大气中。

然而，在现有技术中，根据如上所述的燃料电池系统的驱动条件，排出的氢气与加湿装置中从阴极排出的空气混合以部分地降低氢气的浓度，但是这难以在氢气和空气之间实现充分混合的效果，使得氢气的浓度没有充分降低。

因此，在现有技术中，从燃料电池系统排出的氢气的浓度没有有效地降低，并且根据燃料电池系统的驱动条件，其中未稀释的氢气可被排出的条件充分存在，使得由于排出的氢气的浓度超过设定范围而可能导致起火和爆炸的风险。