[发明专利]一种用于氢氧燃料电池的尾气处理系统

说明书

本发明公开了一种用于氢氧燃料电池的尾气处理系统，包括气体缓冲模块、氢气处理模块、余氧处理模块、温度控制模块、安全预警模块以及PLC控制模块。其中，氢气处理采用特殊的微通道反应器通过无火燃烧的方式处理，反应剩余氧气则通过相关化学试剂反应处理。本发明使用气体质量流量计实现对反应气体流量的控制，通过温度控制模块实现对微通道反应器反应温度的控制，本发明在尾气处理的过程中能够实现工作温度、废气浓度、废气压力实时在线监测以及调控废气的流量、压力，微通道反应器的温度、温度控制模块的温度等功能。本发明针对突发情况及故障时能够自动预警，设有氮气一键吹扫以及紧急停机功能，能够有效避免应氢气泄露而造成的不必要事故。

技术领域

本发明属于新能源领域，涉及一种燃料电池技术，尤其涉及一种用于氢氧燃料电池的尾气处理系统。

背景技术

氢氧燃料电池是一种直接将储存在氢气和氧气中的化学能高效、绿色地转化为电能的发电装置。以质子交换膜燃料电池为动力源的潜艇具有噪声小、红外辐射低和零污染等特点，同比以核动力为动力源的潜艇具有安全性高和结构简单等优点。近年来，国内外众多船舶制造商及研究机构投入了大量的人力、物力和财力用于潜艇用燃料电池的研发、设计和生产。但由于其同时存在着尾气排放的特点，在具体应用过程中仍存在着相应的诸多问题。

其中，阳极侧尾气中含有较高浓度的氢气，氢气化学性质极其活泼，它在空气中的爆炸限度为4％～75％，在氧气中的爆炸极限为4％～94％，所以在潜艇密闭场所，排放的氢气因其密度很小容易在空间顶部富集，这极易引起氢气局部浓度超过爆炸极限范围。

阴极侧尾气中含有较高浓度的氧气，氧气虽然是可供人呼吸的气体，但在潜艇密闭环境中，若氧气浓度过高，会对人类的身体造成危害。人如果在大于0.5个大气压的纯氧环境中，对所有的细胞都有毒害作用，吸入的时间过长，就有可能发生“氧中毒”。因此，在潜艇密闭环境中，燃料电池系统排放的氧气不能直接排放。

国内外许多相关领域的专家学者都对燃料电池尾气中氢气的处理做了研究工作，目前解决燃料电池氢气排放造成的潜在危害的方法主要有稀释法、氢气分离与收集法、普通催化燃烧法和微通道反应器催化燃烧法。

针对燃料电池尾气中氧气的处理方法不多，主要是大多燃料电池设备使用的环境是处于开放式的空间，尾氧可以直接排放到大气中，潜艇用燃料电池尾氧的处理可以借鉴食物包装袋内除氧、气体提纯过程除氧等工程案例，为潜艇用燃料电池尾氧处理提供可行性方案，尾氧的主要处理方法有3种，分别是吸附法除氧、无氢催化除氧和化学吸收除氧。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种氢氧燃料电池废气尾排的处理系统，旨在解决氢氧燃料电池因尾气排放问题在特定场合(密闭空间)内使用受限的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于氢氧燃料电池的尾气处理系统，其特征在于，包括：

废气缓冲模块，与前级燃料电池的阳极出口和阴极出口相连，分别独立的缓冲存储并预处理阳极尾气和阴极尾气，所述阳极尾气为富氢气体，所述阴极尾气为富氧气体；

氢气处理模块，所述氢气处理模块的进口与所述废气缓冲模块的出口相相连，控制所述废气缓冲模块流出的富氢气体和富氧气体混合后无火催化燃烧，实现对废气中氢气的处理；

温度控制模块，所述温度控制模块实现对所述氢气处理模块中氢气无火催化燃烧室的温度高温冷却及低温加热；

余氧处理模块，用于与氢气处理模块的出口相连，用于对氢气处理模块中燃烧后尾气中的余氧进行吸收处理。