[发明专利]一种氢燃料电池消氢装置及密闭环境下的消氢方法

说明书

本发明公开了一种氢燃料电池消氢装置，包括氢侧产物水箱、压力传感器、温度传感器、液位传感器、电磁阀、氧浓度分析仪、干燥器、合金储氢罐、水泵、手动阀和催化燃烧式消氢器等主要零部件；还公开了密闭环境下氢燃料电池的消氢方法，在消氢过程中，需要检测氢侧产物水箱中的氧气浓度以判断燃料电池的状态并保证安全；需要检测水箱液位，液位过高时通过水泵排水；紧急情况还要通入氮气进行吹扫保护；本发明消氢方法充分利用了合金储氢技术的特点，单位体积消氢能力高、安全性好、保障补给方便。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种氢燃料电池消氢装置，以及密闭环境下氢燃料电池的消氢方法。

背景技术

氢燃料电池发电装置具有效率高、振动噪声小、红外特征低、零排放、模块化设计、安装维护方便等优点，是未来发电装置的理想方案，特别适用于水下或太空等密闭环境。而对于密闭环境，其发电装置的排气受到严格限制，虽然氢燃料电池发电装置具有零排放的特性，但在氢气侧由于排水需要以及氢气本身的纯度，仍然有微量尾气排放。

一般消氢方法的基本原理：在催化剂的作用下，将气流中的氢与氧化合生成水，从而消除氢气。消氢一般分为集中式消氢和分散式消氢：集中消氢装置利用风机将需要处理的含氢空气（可将纯氢混入高纯氮气）强制通过装置进行氢气消除；分散式消氢装置利用自然对流（扩散）的原理使含氢空气自动通过装置来消除氢气，需配备氢气浓度检测器，当密闭环境内氢气浓度低于设置值，分散式消氢器可缓慢消氢；当密闭环境内氢气浓度高于设置值，可开启消氢器辅助加热装置，加快消氢速度。

但是上述消氢装置都需要空气参与化学反应，而且装置体积较大。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种不需要空气参与化学反应，体积减小的消氢装置，以适用于水下或太空等密闭环境。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氢燃料电池消氢装置，包括氢侧产物水箱以及通过排空电磁阀连接氢侧产物水箱的催化燃烧式消氢器，氢侧尾气直接引入氢侧产物水箱，氮气通过电磁阀引入氢侧产物水箱，所述的氢侧产物水箱内设置有水泵，所述的水泵通过手动阀连接排水管，所述的氢侧产物水箱上还分别设置有压力传感器、温度传感器、液位传感器和氧浓度分析仪，所述的氢侧产物水箱通过泄压阀连接有干燥器，所述的泄压阀上并联有电磁阀，所述的干燥器分别引出至少三条支路，一条通过电磁阀连接催化燃烧式消氢器，至少两条支路分别通过电磁阀和压力传感器连接小型合金储氢罐。

其中，所述的合金储氢罐包括第一合金储氢罐和第二合金储氢罐。

其中，所述的合金储氢罐有三个。

进一步，所述的干燥器用五氧化二磷为吸水材料。

本发明的另一个目的是充分利用合金储氢材料的特性，提供一种密闭环境下单位体积消氢能力高、安全性好、保障补给方便的消氢方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种密闭环境下采用合金储氢技术的消氢方法，具体步骤如下：

首先，燃料电池氢侧尾气输送至氢侧产物水箱，在水箱内分离汽水；

然后，将氢侧产物水箱上部累积的氢气和杂质气体通过管道导出，通过管道上并联的泄压阀和电磁阀、串联的干燥器来去除水分，以避免水“毒化”储氢合金，严重影响其储氢性能；

最后，干燥的氢气分为至少三路，一路通过串联的电磁阀引入催化燃烧式消氢器作为超压排放管路，另外至少两路分别通过电磁阀和压力传感器通入合金储氢罐作为消氢，氢侧产物水箱超压排空的氢侧尾气和合金储氢罐无法吸收的杂质尾气都引入催化燃烧式消氢器；

残余氢气通过干燥器去除水分，再通入某个合金储氢罐，当这个合金储氢罐的入口压力升高到燃料电池允许的最高背压时，切换到下一个合金储氢罐。