[发明专利]燃料电池车辆尾气处理系统及方法

说明书

本申请涉及一种燃料电池车辆尾气处理系统及方法，该燃料电池车辆尾气处理系统包括空气处理装置、氢气处理装置、气体混合装置、气体混合装置及排放装置；空气处理装置包括空气输入装置，用于连接空气输入装置和电池电堆的阴极端的空气增湿处理器，以及连接空气输入装置和空气增湿处理器的空气排气阀装置；氢气处理装置包括氢气输入装置，用于连接氢气输入装置和电池电堆的阳极端的氢气分离循环装置，以及连接氢气输入装置和所述氢气分离循环装置的氢气排气阀装置；气体混合装置连接空气排气阀装置和氢气排气阀装置；排放装置连接所述气体混合装置；能对电池电堆的尾排气体进行安全处理，保障燃料电池车辆的排放安全。

技术领域

本申请涉及燃料电池尾气排放领域，特别涉及一种燃料电池车辆尾气处理系统及方法。

背景技术

随着环境与能源等问题的突出，燃料电池汽车因其低污染、转换效率高、结构简单等优势，被认为是最具前景的能源装置。

由于质子交换膜的物理化学特性，阴极侧的空气中的氮气，会慢慢渗透至阳极，并在阳极形成一定浓度的氮气积累，导致氢气反应气浓度下降，燃料电池阳极在循环工况下运行，燃料电池的性能会在不排氢的时间段内逐渐下降。只有通过加热排氢阀进行排氢操作，利用新鲜的纯氢气，将纯度较低的氢气管路内的反应气排出系统，使阳极反应气浓度恢复正常，燃料电池才能正常运行。但是打开加热排氢阀时，会导致阳极所有反应气体一起排出，其中绝大部分是未反应完的氢气，尾排中的氢气必须经过一系列处理，才能排入大气中。

其中氢气在空气中的爆炸极限为4％-75％，在氧气中的爆炸极限为4％-94％，尤其是在通风不好的密闭空间或室内场地，排放出的氢气或者顶部聚集，容易导致氢气局部浓度过高，在电火花或者热源作用下引燃产生爆炸，形成安全问题。

因此需要对尾排进行安全处理，保障燃料电池车辆排放安全达标。

发明内容

本申请实施例提供一种燃料电池车辆尾气处理系统及方法，能对电池电堆的尾排气体进行安全处理，避免发生尾排气体的爆炸事故，保障燃料电池车辆的排放安全。

第一方面，提供了一种燃料电池车辆尾气处理系统，包括空气处理装置、氢气处理装置、气体混合装置、气体混合装置及排放装置；空气处理装置包括用于将空气输送至电池电堆的阴极端的空气输入装置，用于连接所述空气输入装置和电池电堆的阴极端的空气增湿处理器，以及连接所述空气输入装置和所述空气增湿处理器的空气排气阀装置；氢气处理装置包括用于将氢气输送至电池电堆的阳极端的氢气输入装置，用于连接所述氢气输入装置和电池电堆的阳极端的氢气分离循环装置，以及连接所述氢气输入装置和所述氢气分离循环装置的氢气排气阀装置；气体混合装置连接所述空气排气阀装置和所述氢气排气阀装置；排放装置连接所述气体混合装置。

一些实施例中，所述空气输入装置包括空气过滤器，与所述空气过滤器连接的流量计，与所述流量计连接的空气压缩机，与所述空气压缩机连接的第一三通管，以及连接所述第一三通管和所述空气增湿处理器的干空气入口端的中冷器；所述空气增湿处理器的湿空气出口端用于连接电池电堆的阴极入口端，所述空气增湿处理器的尾气入口端用于连接电池电堆的阴极出口端；所述空气排气阀装置包括与所述第一三通管连接的放气阀，与所述中冷器连接的空气泄压阀，以及与所述空气增湿处理器的尾气出口端连接的空气背压阀。

一些实施例中，所述氢气输入装置包括高压氢气瓶，与所述高压氢气瓶连接的进氢电磁阀，与所述进氢电磁阀连接的比例电磁阀，以及用于连接所述比例电磁阀和电池电堆的阳极入口端的第二三通管；所述氢气分离循环装置包括用于与电池电堆的阳极出口端连接的汽水分离器，连接所述汽水分离器和所述第二三通管的氢气循环泵；所述氢气排气阀装置包括与所述进氢电磁阀连接的氢气泄压阀，以及与所述汽水分离器连接的加热排氢阀。

一些实施例中，所述气体混合装置包括连接所述放气阀、所述空气泄压阀和所述空气背压阀的四通管，连接所述氢气泄压阀和所述加热排氢阀的第三三通管，以及连接所述四通管和所述第三三通管的混合器。