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专利名称：一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410883957.9

专利申请（专利权）人：辽宁航天凌河汽车有限公司
权利人地址：辽宁省朝阳市凌源市文化路66号

专利发明（设计）人：发明人:李永超,郭兴利,柴洪全,王鹏飞,薛靖宇,孟凡龙

专利摘要：本发明中公开了一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池，涉及汽车技术领域；具体包括一体结构的尾排气主管和尾排气进管，所述尾排气主管的底部设置有安装槽，所述尾排气进管的外侧包覆有补气壳体，且补气壳体的顶部安装有安装架，所述补气壳体的一侧安装有补气风机，所述补气壳体的另一侧安装有相互连通的散热壳体。本发明中的氢燃料电池尾排气混合稀释装置，将尾排气充分与空气混合稀释，提高氢燃料电池尾排气的安全性，且位于补气稀释机构顶部的锥形软管具有良好的弹性伸缩功能，在运动过程中和空气经过过程中，造成锥形软管出现抖动、震颤，有效避免灰尘等杂质在补气稀释机构表面停留，进一步提高氢燃料电池尾排气的安全性。

主权利要求：
1.一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，包括一体结构的尾排气主管（1）和尾排气进管（4），所述尾排气主管（1）的底部设置有安装槽（11），所述尾排气进管（4）的外侧包覆有补气壳体（7），且补气壳体（7）的顶部安装有安装架（5），所述补气壳体（7）的一侧安装有补气风机（6），其特征在于，所述补气壳体（7）的另一侧安装有相互连通的散热壳体（3），且散热壳体（3）的一侧安装有相互连通的消音罩（2），所述消音罩（2）套设于尾排气主管（1）的外侧位置，且消音罩（2）的外侧安装有与尾排气主管（1）开口连接的保护套（8），所述安装槽（11）的一端安装有补气稀释机构（9），且补气稀释机构（9）与补气壳体（7）之间安装有过渡方管（13），所述补气稀释机构（9）的顶部位置分布有多排斜向分布的锥形软管（93），且尾排气主管（1）的顶部内壁分布有多个与每排锥形软管（93）交错分布的斜向紊流板（12），所述过渡方管（13）的顶部安装有排气混合机构（16），且排气混合机构（16）分布于尾排气主管（1）和尾排气进管（4）之间的过渡区域，所述补气壳体（7）的底部设置有插拔槽，且插拔槽的内部安装有空气过滤机构（15），且空气过滤机构（15）位于补气风机（6）的出风口位置。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，其特征在于，所述补气稀释机构（9）包括相互连接的支撑板（91）和缓释罩（92），所述锥形软管（93）分布于支撑板（91）上，所述支撑板（91）和缓释罩（92）之间连接有贯穿的排液组件（96）。
3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，其特征在于，所述锥形软管（93）与支撑板（91）之间的连接处设置有弧形结构的引流槽（95），引流槽（95）与排液组件（96）连通，且支撑板（91）的上表面分布有多个与锥形软管（93）相对应的弧形阻挡板（94），引流槽（95）与弧形阻挡板（94）反向分布。
4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，其特征在于，所述排液组件（96）由两片弧形结构的弹性膜密封构成，且弹性膜的中部厚度大于两侧的厚度。
5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，其特征在于，所述排气混合机构（16）包括固定板（161），所述固定板（161）的顶部安装有弧形结构的弹性舌板（162），弹性舌板（162）中部分布有下宽上窄的通气槽，所述弹性舌板（162）表面分布有多个输气孔（164），所述固定板（161）的上方设置有斜向引导槽（163）。
6.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，其特征在于，所述固定板（161）的底部安装有条形结构的电磁铁（14），电磁铁（14）通过脉冲信号开关控制，且弹性舌板（162）的下方位置分布有磁吸杆（165）。
7.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，其特征在于，所述空气过滤机构（15）包括框型支架（151），且框型支架（151）的边缘处设置有弹性密封条（153），所述弹性密封条（153）的内部分布有多个褶皱状结构的过滤网板（152）。
8.根据权利要求7所述的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，其特征在于，所述过滤网板（152）的底部转折位置分布有弧形结构的排渣槽（159），且框型支架（153）的两侧位置均设置有与排渣槽（159）连接的排渣管（154）。
9.根据权利要求8所述的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，其特征在于，所述补气稀释机构（9）的底部设置有收集盒（10），且收集盒（10）的一侧设置有排液孔，所述弹性密封条（153）为中空结构，且弹性密封条（153）外侧设置有多个位于过滤网板（152）上端位置的挤出管（157），挤出管（157）的底部设置有多个挤出孔（158），所述收集盒（10）的两侧位置与弹性密封条（153）之间设置有输液管（156）和微型水泵（155）。
10.一种氢燃料电池，其特征在于，包括如权利要求1?9任意一项所述的氢燃料电池尾排气混合稀释装置。 说明书 : 一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池技术领域[0001] 本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池。背景技术[0002] 氢燃料电池车将氢气送到燃料电池的阳极板（负极），经过催化剂（铂）的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板（正极），而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水（蒸气）带走，就可以不断地提供电能。[0003] 燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出，但是，氢燃料电池在反应时，会有部分的氢气反应不完全，与水、空气混合后一起被排出，由于氢气的爆炸极限在4％?75.6％，因此需要将尾排系统中混合后的气体中的氢气浓度降到4％以下，才能避免爆炸风险，而现有技术中，只是简单的引入大量空气进行混合稀释，引入的空气中存在微粒杂质，容易在尾排气结构中堆积形成微孔，造成氢气残留，且稀释时尾排气成分分布不均匀，影响尾排气的安全性。[0004] 有鉴于此，本发明提供一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池，以解决上述现有技术中存在的技术问题。发明内容[0005] 基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池。[0006] 本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，包括一体结构的尾排气主管和尾排气进管，所述尾排气主管的底部设置有安装槽，所述尾排气进管的外侧包覆有补气壳体，且补气壳体的顶部安装有安装架，所述补气壳体的一侧安装有补气风机，所述补气壳体的另一侧安装有相互连通的散热壳体，且散热壳体的一侧安装有相互连通的消音罩，所述消音罩套设于尾排气主管的外侧位置，且消音罩的外侧安装有与尾排气主管开口连接的保护套，所述安装槽的一端安装有补气稀释机构，且补气稀释机构与补气壳体之间安装有过渡方管，所述补气稀释机构的顶部位置分布有多排斜向分布的锥形软管，且尾排气主管的顶部内壁分布有多个与每排锥形软管交错分布的斜向紊流板，所述过渡方管的顶部安装有排气混合机构，且排气混合机构分布于尾排气主管和尾排气进管之间的过渡区域，所述补气壳体的底部设置有插拔槽，且插拔槽的内部安装有空气过滤机构，且空气过滤机构位于补气风机的出风口位置。[0007] 本发明中优选地，所述补气稀释机构包括相互连接的支撑板和缓释罩，所述锥形软管分布于支撑板上，所述支撑板和缓释罩之间连接有贯穿的排液组件。[0008] 本发明中优选地，所述锥形软管与支撑板之间的连接处设置有弧形结构的引流槽，引流槽与排液组件连通，且支撑板的上表面分布有多个与锥形软管相对应的弧形阻挡板，引流槽与弧形阻挡板反向分布。[0009] 本发明中优选地，所述排液组件由两片弧形结构的弹性膜密封构成，且弹性膜的中部厚度大于两侧的厚度。[0010] 本发明中优选地，所述排气混合机构包括固定板，所述固定板的顶部安装有弧形结构的弹性舌板，弹性舌板中部分布有下宽上窄的通气槽，所述弹性舌板表面分布有多个输气孔，所述固定板的上方设置有斜向引导槽。[0011] 本发明中优选地，所述固定板的底部安装有条形结构的电磁铁，电磁铁通过脉冲信号开关控制，且弹性舌板的下方位置分布有磁吸杆。[0012] 本发明中优选地，所述空气过滤机构包括框型支架，且框型支架的边缘处设置有弹性密封条，所述弹性密封条的内部分布有多个褶皱状结构的过滤网板。[0013] 本发明中优选地，所述过滤网板的底部转折位置分布有弧形结构的排渣槽，且框型支架的两侧位置均设置有与排渣槽连接的排渣管。[0014] 本发明中优选地，所述补气稀释机构的底部设置有收集盒，且收集盒的一侧设置有排液孔，所述弹性密封条为中空结构，且弹性密封条外侧设置有多个位于过滤网板上端位置的挤出管，挤出管的底部设置有多个挤出孔，所述收集盒的两侧位置与弹性密封条之间设置有输液管和微型水泵。[0015] 一种氢燃料电池，包括上述的氢燃料电池尾排气混合稀释装置。[0016] 与现有技术相比，本发明提供了一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池，具备以下有益效果：[0017] 本发明中，尾排气进管与氢燃料电池的排气端连接，尾排气经过尾排气进管进入到尾排气主管，车辆高速行驶时，空气自动从补气风机处灌入，当车辆怠速或低速状态时，补气风机工作，向补气壳体中鼓入大量的空气，空气先经过尾排气进管外侧依次流过过渡方管、补气稀释机构，对尾排气进出初步的降温，同时，空气经过过渡方管时，部分空气从排气混合机构进入到尾排气主管和尾排气进管的过渡区域，与尾排气初步的混合，并对尾排气进行初步的稀释操作，排气混合机构在排气过程中，其上端产生频繁的上下抖动，将补入的空气与尾排气快速混合，过渡方管中另一部分空气进入到补气稀释机构中，补气稀释机构的表面分布有多排斜向分布的锥形软管，空气经过锥形软管进入到尾排气主管中，利用密布的斜向空气流对尾排气进行喷射，喷射的空气在斜向紊流板的导流下，在尾排气主管中形成多股卷绕气流，使得尾排气充分与空气混合稀释，并对尾排气进行有效降温，有效避免车辆怠速、低速时，尾排气在车辆底部停留造成氢气浓度上升，提高氢燃料电池尾排气的安全性，其次，锥形软管为弹性材质构成，在运动过程中和空气经过过程中，造成锥形软管出现抖动、震颤，有效避免灰尘等杂质在补气稀释机构表面停留，进一步提高氢燃料电池尾排气的安全性。附图说明[0018] 图1为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的结构示意图；[0019] 图2为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的局部剖视结构示意图；[0020] 图3为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的剖视结构示意图；[0021] 图4为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的安装槽结构示意图；[0022] 图5为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的过渡方管分布结构示意图；[0023] 图6为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的补气稀释机构结构示意图；[0024] 图7为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的补气稀释机构局部剖视结构示意图；[0025] 图8为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的A部分放大结构示意图；[0026] 图9为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的排气混合机构结构示意图；[0027] 图10为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的空气过滤机构结构示意图；[0028] 图11为本发明提出的一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置及氢燃料电池的空气过滤机构剖视结构示意图。[0029] 图中：1尾排气主管、2消音罩、3散热壳体、4尾排气进管、5安装架、6补气风机、7补气壳体、8保护套、9补气稀释机构、91支撑板、92缓释罩、93锥形软管、94弧形阻挡板、95引流槽、96排液组件、10收集盒、11安装槽、12斜向紊流板、13过渡方管、14电磁铁、15空气过滤机构、151框型支架、152过滤网板、153弹性密封条、154排渣管、155微型水泵、156输液管、157挤出管、158挤出孔、159排渣槽、16排气混合机构、161固定板、162弹性舌板、163斜向引导槽、164输气孔、165磁吸杆。具体实施方式[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0031] 参照图1?11，一种氢燃料电池尾排气混合稀释装置，包括一体结构的尾排气主管1和尾排气进管4，尾排气主管1的底部设置有安装槽11，尾排气进管4的外侧包覆有补气壳体7，且补气壳体7的顶部安装有安装架5，补气壳体7的一侧安装有补气风机6，补气壳体7的另一侧安装有相互连通的散热壳体3，且散热壳体3的一侧安装有相互连通的消音罩2，消音罩2套设于尾排气主管1的外侧位置，且消音罩2的外侧安装有与尾排气主管1开口连接的保护套8，安装槽11的一端安装有补气稀释机构9，且补气稀释机构9与补气壳体7之间安装有过渡方管13，补气稀释机构9的顶部位置分布有多排斜向分布的锥形软管93，且尾排气主管1的顶部内壁分布有多个与每排锥形软管93交错分布的斜向紊流板12，过渡方管13的顶部安装有排气混合机构16，且排气混合机构16分布于尾排气主管1和尾排气进管4之间的过渡区域，补气壳体7的底部设置有插拔槽，且插拔槽的内部安装有空气过滤机构15，且空气过滤机构15位于补气风机6的出风口位置。[0032] 作为本发明中再进一步的方案，补气稀释机构9包括相互连接的支撑板91和缓释罩92，锥形软管93分布于支撑板91上，支撑板91和缓释罩92之间连接有贯穿的排液组件96，本发明中，空气进入到缓释罩92中，均匀的分配至锥形软管93上，空气对尾排气进行混合和稀释时，对尾排气进行同时降温操作，尾排气中的水汽凝结，水滴经过连接支撑板91和缓释罩92之间的排液组件96，溢流到补气稀释机构9底部排出，将尾排气中的水分和空气分离排放，并利用水滴带走支撑板91表面杂质。[0033] 作为本发明中再进一步的方案，锥形软管93与支撑板91之间的连接处设置有弧形结构的引流槽95，引流槽95与排液组件96连通，且支撑板91的上表面分布有多个与锥形软管93相对应的弧形阻挡板94，引流槽95与弧形阻挡板94反向分布，本发明中，当尾排气中的水滴落入到支撑板91上表面时，通过弧形阻挡板94的设置，分区域排放，并汇集在引流槽95中，进入到排液组件96中有序排放，保证冷凝水及时排出。[0034] 作为本发明中再进一步的方案，排液组件96由两片弧形结构的弹性膜密封构成，且弹性膜的中部厚度大于两侧的厚度，本发明中，排液组件96分布在支撑板91和缓释罩92之间，缓释罩92中的空气直接作用于排液组件96外表面形成气压压力，当车辆行驶速度发生变化，缓释罩92内部的空气压力发生变化，使得排液组件96表面受力产生波动，进而带动弹性膜进行张合运动，两个弹性膜在运动时产生挤压力，使得排液组件96时刻处于运动排液状态，有效避免排液组件96出现堵塞现象。[0035] 作为本发明中再进一步的方案，排气混合机构16包括固定板161，固定板161的顶部安装有弧形结构的弹性舌板162，弹性舌板162中部分布有下宽上窄的通气槽，弹性舌板162表面分布有多个输气孔164，固定板161的上方设置有斜向引导槽163，本发明中，部分空气从弹性舌板162的底部灌入，经过下宽上窄的通气槽从弹性舌板162上端开口排出，空气排出时弹性舌板162外弧面受到尾排气的冲击，带动弹性舌板162上端频繁的上下运动，对尾排气进行有效的搅动和分散，加快尾排气与空气之间的混合效果，保证尾排气中氢气浓度稀释效果，其次，斜向引导槽163对弹性舌板162表面的冷凝水滴进行引导，加快冷凝水排放速度。[0036] 作为本发明中再进一步的方案，固定板161的底部安装有条形结构的电磁铁14，电磁铁14通过脉冲信号开关控制，且弹性舌板162的下方位置分布有磁吸杆165，本发明中，车辆处于低俗或怠速状态时，电磁铁14接入脉冲电流，进而在电磁铁14处产生有序的磁力变化，通过对磁吸杆165的吸引，带动弹性舌板162在车辆怠速或低速状态下上下运动，对尾排气进行有效搅动混合。[0037] 作为本发明中再进一步的方案，空气过滤机构15包括框型支架151，且框型支架151的边缘处设置有弹性密封条153，弹性密封条153的内部分布有多个褶皱状结构的过滤网板152，本发明中，框型支架151通过插拔方式安装于补气壳体7中，对补气风机6处进入的空气进行有效过滤，褶皱状结构的过滤网板152在对空气过滤时，杂质沿着过滤网板152倾斜面掉落，增强过滤网板152对空气的过滤效果。[0038] 作为本发明中再进一步的方案，过滤网板152的底部转折位置分布有弧形结构的排渣槽159，且框型支架153的两侧位置均设置有与排渣槽159连接的排渣管154，本发明中，杂质沿着过滤网板152倾斜面掉落，落入到排渣槽159中，空气过滤机构15的部分空气从排渣槽159、排渣管154进行流动，进而利用空气流带走排渣槽159中的杂质，进而延长过滤网板152的过滤时间。[0039] 作为本发明中再进一步的方案，补气稀释机构9的底部设置有收集盒10，且收集盒10的一侧设置有排液孔，弹性密封条153为中空结构，且弹性密封条153外侧设置有多个位于过滤网板152上端位置的挤出管157，挤出管157的底部设置有多个挤出孔158，收集盒10的两侧位置与弹性密封条153之间设置有输液管156和微型水泵155，本发明中，补气稀释机构9排出的水在收集盒10中汇集，定期开启微型水泵155，将冷凝水输送至挤出管157中，挤出管157表面的挤出孔158将冷凝水输送至过滤网板152外表面位置，在风力作用下液膜向下移动，快速将过滤网板152表面的尘粒冲刷，并从排渣槽159、排渣管154排出，空气过滤机构15定期有效自清洁操作，提高空气过滤机构15净化的持续性。[0040] 一种氢燃料电池，包括上述的氢燃料电池尾排气混合稀释装置。[0041] 在使用时，车辆高速行驶时，空气自动从补气风机6处灌入，当车辆怠速或低速状态时，补气风机6工作，向补气壳体7中鼓入大量的空气，空气先经过尾排气进管4外侧依次流过过渡方管13、补气稀释机构9，对尾排气进出初步的降温，同时，空气经过过渡方管13时，部分空气从排气混合机构16进入到尾排气主管1和尾排气进管4的过渡区域，与尾排气初步的混合，并对尾排气进行初步的稀释操作，排气混合机构16在排气过程中，其上端产生频繁的上下抖动，将补入的空气与尾排气快速混合，过渡方管13中另一部分空气进入到补气稀释机构9中，补气稀释机构9的表面分布有多排斜向分布的锥形软管93，空气经过锥形软管93进入到尾排气主管1中，利用密布的斜向空气流对尾排气进行喷射，喷射的空气在斜向紊流板12的导流下，在尾排气主管1中形成多股卷绕气流，使得尾排气充分与空气混合稀释，并对尾排气进行有效降温，有效避免车辆怠速、低速时，尾排气在车辆底部停留造成氢气浓度上升，提高氢燃料电池尾排气的安全性。[0042] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2024-07-03

专利公开日期：2024-10-22

专利公告号：CN118431524B