本發(fā)明涉及氫燃料電池，尤其涉及一種氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放裝置及其方法。

背景技術(shù)：

1、氫燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有高能量轉(zhuǎn)換效率、高能量密度、低振動(dòng)噪聲、零排放等優(yōu)點(diǎn)。因此，氫燃料電池被視為21世紀(jì)清潔、高效的理想動(dòng)力裝置，是解決資源匱乏和污染惡化這兩大問題重要的途徑，在新能源汽車、綠色船舶領(lǐng)域具有廣闊發(fā)展和應(yīng)用前景；

2、燃料電池電堆不可避免的會(huì)向外界泄漏少量的氫氣，氫氣的積累可能引起起火、爆炸等危險(xiǎn)，大部分的現(xiàn)存的技術(shù)方案是將電堆封裝在保護(hù)罩中，采取強(qiáng)制通風(fēng)的方式將保護(hù)罩中的氫氣稀釋釋放，電堆反應(yīng)過程中氫氣也需要一定尾排，帶出氫氣中惰性氣體與水，同時(shí)電堆氫側(cè)也會(huì)有部分生成水，通過氣水分離器分離后需要向外界排放，電堆空氣側(cè)電化學(xué)反應(yīng)后殘余空氣也需要排放；

3、武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所申請(qǐng)的《一種氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放裝置》（申請(qǐng)?zhí)?02110910027.4）提出了一種尾氣排放結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用引射泵的原理，實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力負(fù)壓通風(fēng)吹掃電堆泄漏的氫氣，再配合三元催化器從而對(duì)泄露氫氣進(jìn)行完全的消除，該結(jié)構(gòu)雖然達(dá)到了對(duì)氫氣完全消除的目的，但是由于泄露是不可避免的，這樣就導(dǎo)致的氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)整體的能耗上升，增加了其使用成本，因此本發(fā)明提出一種氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放裝置及其方法以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放裝置及其方法，該氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放裝置通過將尾氣進(jìn)管與氫燃料電池的電堆排放口連通，從而將尾氣送入外筒內(nèi)，此時(shí)氫氣上升，而水則經(jīng)由底板上的通孔送入排液管內(nèi)，氫氣在上升的過程中經(jīng)過分離件進(jìn)一步對(duì)氫氣上吸附的水進(jìn)行分離，進(jìn)行上升過程中的分離后，氫氣再由氫氣回收機(jī)構(gòu)送入氫燃料電池電堆的氫氣側(cè)進(jìn)行回收利用，大大增加了氫氣的使用效率。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放裝置，包括外殼體、尾氣分離機(jī)構(gòu)、氫氣回收機(jī)構(gòu)、氫氣輔助排放機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)和排液管，所述氫氣回收機(jī)構(gòu)位于尾氣分離機(jī)構(gòu)的上方，所述氫氣回收機(jī)構(gòu)和尾氣分離機(jī)構(gòu)均通過支撐機(jī)構(gòu)固定在外殼體的內(nèi)部，所述外殼體的底部連通有排液管，所述排液管的排放端設(shè)有對(duì)氫氣進(jìn)行稀釋的稀釋機(jī)構(gòu)；

3、所述尾氣分離機(jī)構(gòu)包括外筒、頂板、底板、固定軸和分離件，所述外筒的頂部設(shè)有頂板，所述頂板與氫氣回收機(jī)構(gòu)連接，所述外筒的底部設(shè)有底板，所述底板上設(shè)有多組通孔，所述頂板和底板的中心位置處連接有固定軸，所述固定軸上螺旋纏繞有對(duì)清理和水進(jìn)行輔助分離的分離件，所述分離件下端一側(cè)的外筒上設(shè)有尾氣進(jìn)管，所述尾氣進(jìn)管的另一端貫穿外殼體與電堆排氣端連通；

4、所述頂板底部的一側(cè)設(shè)有氫氣輔助排放機(jī)構(gòu)，所述氫氣輔助排放機(jī)構(gòu)的排放端通過排氣管貫穿外筒和外殼體后與稀釋機(jī)構(gòu)聯(lián)通。

5、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述底板的下方設(shè)有集液盤，所述集液盤的外壁與外筒的內(nèi)壁固定連接，所述集液盤呈漏斗狀，所述排液管內(nèi)位于稀釋機(jī)構(gòu)前側(cè)的位置處還設(shè)有封堵塊，所述封堵塊與排液管的底部?jī)?nèi)壁之間設(shè)有供液體流過的縫隙。

6、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述分離件的表面上等間距分布有多組分離條，所述分離條的界面呈矩形。

7、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述氫氣回收機(jī)構(gòu)包括氫氣循環(huán)泵和氫氣回管，所述氫氣循環(huán)泵位于頂板的上方，所述氫氣循環(huán)泵的一側(cè)設(shè)有氫氣回管，所述氫氣回管的一端貫穿外筒以及外殼體與電堆的氫氣側(cè)連通，所述氫氣循環(huán)泵與外筒之間設(shè)有連接組件。

8、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述連接組件包括主連接管和輔連接管，所述主連接管的上端與氫氣循環(huán)泵連通，所述主連接管下端的外側(cè)壁上設(shè)有三組輔連接管，三組所述輔連接管的下端均貫穿頂板并插入外筒內(nèi)部。

9、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述氫氣輔助排放機(jī)構(gòu)包括腔體座、氣球、氣桿、復(fù)位件、排放管和連接孔，所述腔體座固定在頂板的底部，所述頂板位于腔體座正上方的位置處設(shè)有氣球，所述氣球通過氣桿與腔體座內(nèi)部的氣腔相連通，所述腔體座的氣腔內(nèi)設(shè)有復(fù)位件，所述復(fù)位件的外端裸露在外筒內(nèi)部，所述腔體座的底部設(shè)有排放管，所述復(fù)位件的下方設(shè)有與排放管連接的連接孔，所述腔體座位于復(fù)位件裸露端的位置處呈環(huán)形陣列分布有多組對(duì)復(fù)位件進(jìn)行限位的限位板。

10、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述稀釋機(jī)構(gòu)包括氫氣輸送管、氫氣排放座、空氣收集座、空氣輸送管和空氣排放座，所述氫氣輸送管位于排液管的內(nèi)部，所述氫氣輸送管的一端與排氣管連通，所述氫氣輸送管的另一端與氫氣排放座連通，所述氫氣排放座的輸出端朝上，所述排液管的底部設(shè)有空氣收集座，所述空氣收集座的一端設(shè)有空氣輸送管，所述空氣輸送管的一端與空氣排放座連通，所述空氣排放座位于氫氣排放座的正上方，所述空氣排放座的輸出端朝向氫氣排放座的輸出端。

11、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述支撐機(jī)構(gòu)包括支撐桿，所述氫氣循環(huán)泵與外筒的外壁上均對(duì)稱設(shè)有支撐桿，所述支撐桿的一端與外殼體的內(nèi)壁固定連接。

12、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述排液管靠近輸出端一側(cè)的底部設(shè)有液體回收孔，所述排液管底部外壁上位于液體回收孔下方的位置設(shè)有過濾倉，所述過濾倉的下端設(shè)有回收連接管口。

13、采用上述尾氣排放裝置，排放方法包括以下步驟；

14、s1、當(dāng)電堆進(jìn)行尾排時(shí)，通過尾氣進(jìn)管將尾氣送入尾氣分離機(jī)構(gòu)內(nèi)，因?yàn)槲矚獍ǖ氖菤錃夂退?，因此在尾氣分離機(jī)構(gòu)內(nèi)，氫氣上升，水則通過底板上的通孔排出，上升的氫氣則通過氫氣循環(huán)泵再送入電堆氫氣側(cè)；

15、s2、同時(shí)尾排中分離出分水通過通孔送入集液盤內(nèi)，同時(shí)排液管的內(nèi)部設(shè)置封堵塊對(duì)水的排出速率進(jìn)行限定，使水的排出速率小于尾排中水的分離速率，從而使集液盤內(nèi)能夠集聚水，從而形成水密封，防止氫氣從排液管處泄漏，進(jìn)一步增加對(duì)氫氣的回收速率；

16、s3、當(dāng)氫氣循環(huán)泵出現(xiàn)故障時(shí)，此時(shí)無法再對(duì)尾排中的氫氣進(jìn)行回收，此時(shí)隨著外筒內(nèi)部氫氣濃度的增加，當(dāng)氫氣完全充滿外筒內(nèi)部的分離空間后，配合底部的水封，氫氣推動(dòng)復(fù)位件移動(dòng)，隨著復(fù)位件的移動(dòng)連接孔打開，從而將多余的氫氣從排放管排出，排放管排出的空氣通過排氣管將氫氣送入排液管內(nèi)部并經(jīng)由氫氣排放座排出，而與氫氣排放座對(duì)向的空氣排放座則排出空氣，從而對(duì)氫氣進(jìn)行稀釋，最后再由排液管將稀釋后的空氣排出；

17、s4、空氣排放座排出的空氣體積要大于氫氣排放座排出的氫氣體積，從而對(duì)氫氣進(jìn)行充分的稀釋，同時(shí)考慮到氫氣的上升，將氫氣排放座位于空氣排放座的下方，從而形成氣體的對(duì)流，進(jìn)一步增加對(duì)氫氣的稀釋效果；

18、s5、尾排水在排出時(shí)，通過液體回收管對(duì)尾排水進(jìn)行收集，再通過過濾倉進(jìn)行過濾后再通過回收連接管口與汽車的冷卻機(jī)構(gòu)連接，從而對(duì)尾排水進(jìn)行回收利用。

19、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過將尾氣進(jìn)管與氫燃料電池的電堆排放口連通，從而將尾氣送入外筒內(nèi)，此時(shí)氫氣上升，而水則經(jīng)由底板上的通孔送入排液管內(nèi)，氫氣在上升的過程中經(jīng)過分離件進(jìn)一步對(duì)氫氣上吸附的水進(jìn)行分離，進(jìn)行上升過程中的分離后，氫氣再由氫氣回收機(jī)構(gòu)送入氫燃料電池電堆的氫氣側(cè)進(jìn)行回收利用，大大增加了氫氣的使用效率，同時(shí)減少了使用成本，且本裝置還設(shè)置有氫氣輔助排放機(jī)構(gòu)和稀釋機(jī)構(gòu)，在氫氣回收機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障時(shí)，通過氫氣輔助排放機(jī)構(gòu)對(duì)氫氣進(jìn)行輔助排放，再通過稀釋機(jī)構(gòu)進(jìn)行稀釋，從而大大增加了本裝置的安全性能。