[发明专利]一种新型氢燃料电池空气滤芯

说明书

本发明公开了一种新型氢燃料电池空气滤芯，具有颗粒物过滤层、吸附净化层和防炭灰过滤层，颗粒物过滤层由纳米纤维构成，吸附净化层由碳纳米纤维气凝胶构成，防炭灰过滤层由纳米纤维构成。碳纳米纤维气凝胶具有超轻量、超高比表面积的特点，对于二氧化硫、氨气等有害物质具有超高吸附率；采用石墨烯掺杂聚丙烯腈的方法制备前驱体，经碳化后制备碳纳米纤维气凝胶，提高了气凝胶的机械强度，满足实际应用要求；采用多层净化技术，颗粒物过滤层由纳米纤维膜构成，可有效过滤空气中的固体和油性颗粒物，对粒径0.3微米以上的颗粒物，过滤效率达到99.5％，同时纳米纤维膜的空气阻力低，可保证空气快速通过。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及一种新型氢燃料电池空气滤芯。

背景技术

氢燃料电池是一种清洁能源，它不断吸入大气中的氧，氧与氢进行反应产生电能。氢燃料电池车作为新能源汽车的重要组成部分，近年来收到持续关注并取得了突破性的研发进展。与传统能源汽车不同，氢燃料电池对吸入空气的纯净度要求更高，存在于大气中的各类酸、碱性气体，例如NO_X、NH₃、SO_X、硫化物、碳氢化合物、挥发性有机物等，均能对氢燃料电池的电极产生负面影响，导致电池输出功率降低的同时，也会缩短电池的使用寿命。因此，用于过滤这些有害气体的空滤系统是氢燃料电池系统中不可缺少的组成部分。

我国幅员辽阔，南北环境差异较大，氢燃料电池车要普及就必须适应各种环境。这就要求氢燃料电池的空气净化系统必须能够有效过滤和吸收二氧化硫、氨气等有害物质，以保证氢燃料电池正常稳定工作。因此对恶劣空气质量的耐受程度对氢燃料电池来说是最基本的要求。这就要求必须开发一种高效的氢燃料电池用空气净化滤芯。氢燃料电池车的空滤系统的核心是空气净化滤芯。滤芯既需要让空气能够在低阻力的情况下流入流出，又同时需要在空气流经的极短时间内，吸附气流中的有害气体，开发难度很大。氢燃料电池空滤芯技术在世界范围内也属于较前沿的领域，国外少数产品尝试过利用化学反应除去有害气体的过滤方式。但是滤材的化学预处理，长期保存；同时去除酸与碱等性质完全不用的有害气体，都导致了空滤芯的成本高，去除效率低，效果差，难以取得市场普及。另外，有使用活性炭材料作为吸附剂，吸附二氧化硫、氨气等有害物质，但普通活性炭材料容易吸附饱和，吸附效率低。

发明内容

本发明目的是提供一种新型氢燃料电池空气滤芯，针对上述方法的不足，发明一种不容易吸附饱和、低阻力的新型氢燃料电池空气滤芯。

本发明的一种技术方案是：

一种新型氢燃料电池空气滤芯，具有颗粒物过滤层、吸附净化层和防炭灰过滤层，所述颗粒物过滤层、吸附净化层、防炭灰过滤层由外至里依次排列且相邻的层之间相互贴附，所述颗粒物过滤层由纳米纤维构成，所述吸附净化层由碳纳米纤维气凝胶构成，所述防炭灰过滤层由纳米纤维构成。

进一步的，所述纳米纤维为聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚丙烯腈中的任意一种或多种。

进一步的，所述纳米纤维由静电纺丝方法制备，静电电压是12-20kV，纺丝距离是12-18cm。

进一步的，所述纳米纤维的直径为100-300nm，孔隙率为30-60％。

进一步的，所述碳纳米纤维气凝胶由聚丙烯腈和石墨烯复合纳米纤维材料经碳化后制得。