[发明专利]一种基于智能控制的车用燃料电池尾气处理装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于智能控制的车用燃料电池尾气处理装置及方法，该装置包括双转子电机部分和催化反应部分，燃料电池尾气进入尾气混合通道，利用尾气的动能推动风扇转子旋转，与风扇转子一体的转子永磁体产生旋转的磁场，异步感应电动机驱动搅拌棒总成以混沌转速旋转，搅拌棒末端安装有催化剂层，与尾气发生低温催化燃烧反应；电子控制单元通过搅拌棒末端的加热层，控制催化反应温度，从而提高反应效率，使催化反应完全并将催化反应部分的水变为水蒸气，且反应后的尾气中不含氢气。本发明催化反应效率高、催化反应完全，不需要单独的水气分离装置就可进行水汽分离，不需要额外动力来源，且排入空气中的尾气中不含氢气，对环境无影响。

技术领域

本发明属于燃料电池尾气处理技术领域，具体涉及一种基于智能控制的车用燃料电池尾气处理装置及方法。

背景技术

燃料电池目前主要采用质子交换膜，具有高效、清洁、对环境友好等优点，但就目前技术而言，氢气的利用率难以达到100％，未参加反应的氢气随尾气被排放掉；阳极侧产生杂质，在排出过程中也会导致氢气排放，因此需采取氢气尾气排放处理。目前燃料电池尾气处理主要采用尾氢稀释法、催化燃烧法和微通道催化燃烧法。催化燃烧法是目前应用比较广泛的一种方法，使氢气在催化反应器内与空气发生低温无火焰燃烧，去除率95％，但氢气处理量较小，反应器体积较大，反应后需单独的水气分离装置进行水汽分离；由于阳极采用脉冲式排放，阳极尾气电磁阀打开瞬间会有大量氢气排出，需要加装缓冲装置，使得氢气持续不断的流进催化反应器，而缓冲装置需较大的体积空间；由于燃料电池排气量和环境温度的变化，催化反应完全需要一定的温度、空速，需对这些变量进行控制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于智能控制的车用燃料电池尾气处理装置及方法，可处理的气体量大，催化反应速率高，不需要单独的水气分离装置进行水汽分离，不需要加装缓冲装置，体积空间小，且不需要额外电源。

本发明是采用以下技术方案实现上述技术目的的。

一种基于智能控制的车用燃料电池尾气处理装置，包括桶状外壳，外壳内部同轴设置尾气混和管道，尾气混和管道与燃料电池可通断连通；

所述尾气混和管道尾部设有催化反应进气口，内部固定风扇转子，外部固定集电环组，风扇转子外端部固定转子永磁体；尾气混和管道与外壳之间固定搅拌棒总成，搅拌棒总成由异步感应电动机驱动；外壳内部固定发电机线圈；

所述发电机线圈与电机控制器连接，集电环组与电机控制器连接，电机控制器与电子控制单元连接；

所述搅拌棒总成处的外壳周向上设有排气通道，排气通道尾部设置催化反应排气口，内部设有相互接触的永磁铁和回位弹簧；外壳周向上设有温度传感器，上端设有氢气流量传感器，氢气流量传感器、温度传感器均与电子控制单元连接。

上述技术方案中，所述搅拌棒总成末端为三层结构，由内向外依次为电磁铁、加热层和催化剂层。

上述技术方案中，所述集电环组包括第一集电环、第二集电环、第三集电环和第四集电环。

上述技术方案中，所述第二集电环和第三集电环分别与电磁铁电源线连接。

上述技术方案中，所述第一集电环和第四集电环分别与加热线圈电源线连接。

上述技术方案中，所述异步感应电动机为双转子电机系统的异步感应电动机，由电动机线圈和转子永磁体组成。

上述技术方案中，所述双转子电机系统由电动机线圈、发电机线圈和转子永磁体组成。

一种基于智能控制的车用燃料电池尾气处理方法，其特征在于，以催化反应的最佳温度为控制目标，对催化反应系统进行预热；搅拌棒总成以混沌转速旋转搅拌，进行催化反应；检测催化反应是否含有氢气，如果含有氢气，则搅拌棒总成仍以混沌转速进行搅拌，催化反应继续进行，如果不含有氢气，则进行排气。