一种汽车氢燃料电池尾气排放装置的制作方法

本发明涉及氢燃料电池尾气排放领域，具体涉及一种汽车氢燃料电池尾气排放装置。

背景技术：

燃料电池是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置，转化效率高、环境污染低，具有广阔的发展前景。燃料电池中的氢燃料电池，更是一种高效、清洁、适应性强的新型发电系统，目前在新能源汽车中得到了重视，以发展安静、零排放、无污染的清洁新能源汽车。虽然理论上氢燃料电池的产物仅仅是水，然而转化率不可能达到100％，不可避免的会有氢气随着尾气排出。由于氢气高度活泼，在空气中的爆炸极限为4-75％，氧气中的爆炸极限为4-94％，因此氢燃料电池尾气中的氢气需要妥善的处理。

目前氢燃料电池汽车通过排气管排放的有水、水蒸气和其他气体，专利申请201910195364.2考虑了低温下水和水蒸气会结冰堵塞的问题，在排气管内增加了加热保温设计。中国专利201820695268.5公布了排放装置减震和进水的解决方案。实用新型201820875953.6考虑了氢燃料电池长时间使用排气管处于高温状态易老化的问题，设计了一个液化装置来控制排气管中的高温。实用新型201820723271.3在排气管上设置了导气管，将尾气中的氢气导入空气，防止氢气在排气管中聚集。

然而现有技术的排气管排出的气体都在汽车的中部，但在开门时氢气的极强的扩散性使得其很容易进入车内，而车内环境复杂，电路结构、乘客衣着上的静电、少数抽烟的乘客都构成危险源，在氢气极低的爆炸极限下构成潜在的危险。

技术实现要素：

根据背景技术提出的问题，本发明提供一种汽车氢燃料电池尾气排放装置来解决，接下来对本发明做进一步地阐述。

一种汽车氢燃料电池尾气排放装置，包括与发动机排气口连接的气液分离器以及与气液分离器连接的排气管，所述排气管贯穿车体至车体顶部，向车顶排放尾气。

所述排气管贯穿车体后在与车体顶部连接处设置有保护结构，所述保护结构包括固定于车顶的盖顶，所述盖顶于车顶的垂直投影涵盖所述排气管的管口，防止外界物体进入排气管内。

进一步地，所述保护结构还包括设置于排气管管口的凸起于车顶面的凸台，所述凸台由上端向下端的直径逐步增大，所述排气管贯穿凸台。

进一步地，所述凸台顶部边缘迎着车辆行进方向上设置径向突出的回水沿，或所述凸台顶部边缘全周径向向外设置突出的回水沿。

进一步地，所述凸台设置于所述盖顶于车顶垂直投影的远离车体行进方向的一侧。以降低雨落时相对车体的斜向轨迹进而进入排气管的可能。

进一步地，所述排气管包括直贯车体的竖管段、将竖管段与气液分离器连接的前管段以及与竖管段连通的排水管段；所述竖管段外包裹加热层，所述加热层由车辆控制器控制通断，对竖管段加热，凝结的固态水融化后下落从所述的排水管段排出车体。

进一步地，所述排气管或至少所述的前管段的内壁设置有憎水材料包覆的憎水层，所述前管段坡向排水管段。

进一步地，所述气液分离器的排水端可与排水管段连通，共同从从排水管段排出车体。

有益效果：与现有技术相比，本发明通过设置的贯穿车体的排气管将气液分离后的尾气排出车体，并通过排气口设置的保护结构进行保护，改变压力差的同时进而加快氢气的排出效率，同时防止外界物质进入排气管；增设的加热层保护管段不被水汽冷凝爆裂，再通过设有憎水层和坡向排水管段的前管段，防止水汽积聚，整体装置尾气排出效率、安全性都得到提升。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图中：气液分离器10、排气管20、竖管段21、前管段22、排水管段23、加热层24、憎水层25、保护结构30、盖顶31、凸台32、回水沿33、车顶40。

具体实施方式

接下来结合附图对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。

一种汽车氢燃料电池尾气排放装置，包括与发动机排气口连接的气液分离器10以及与气液分离器10连接的排气管20，所述排气管20贯穿车体至车顶40，向车顶排放尾气。

所述排气管20贯穿车体后在与车体顶部连接处设置有保护结构30，所述保护结构30包括固定于车顶的盖顶31，所述盖顶31于车顶的垂直投影涵盖所述排气管20的管口，防止外界物体进入排气管20内。

所述保护结构30还包括设置于排气管20管口的凸起于车顶面的凸台32，所述凸台32由上端向下端的直径逐步增大，所述排气管20贯穿凸台32，所述凸台32的设置，一方面，防止积聚在车顶的雨水进入排气管20管口；另一方面，在车辆行进时，凸台32的存在加剧车顶的气流的流速，根据物理性质，车顶的气压将显著小于排气管20内的气压，压力差驱使排气管20内的尾气向顶部排出。

所述凸台32顶部边缘至少在迎着车辆行进方向上设置径向突出的回水沿33，所述回水沿33在车辆行进时，车顶积聚的雨水在车身行进速度已经外界风力的双重重要下以相对车体的速度冲向排气管20管口，在回水沿33的导流下远离排气管20管口，进一步防止积聚的雨水进入排气管20。在另一个较佳的实施例中，所述凸台32顶部边缘全周径向向外设置突出的回水沿33。

所述凸台32设置于所述盖顶31于车顶垂直投影的远离车体行进方向的一侧，以降低雨落时相对车体的斜向轨迹进而进入排气管20的可能。

所述排气管20包括直贯车体的竖管段21、将竖管段21与气液分离器10连接的前管段22以及与竖管段21连通的排水管段23；其中，因所述竖管段21贯穿车体直接与外界连通，所述外界水汽尤其在潮湿天气下水汽液化附着于竖管段21内壁，而在寒冷天气下，水汽逐步凝结于竖管段21内壁上，最终使得竖管段21爆裂，所述竖管段21外包裹加热层24，所述加热层24由车辆控制器控制通断，适时地对竖管段21加热，凝结的固态水融化后下落从所述的排水管段23排出车体。

所述排气管20或至少所述的前管段22的内壁设置有憎水材料包覆的憎水层25，所述前管段22坡向排水管段23；所述气液分离器10将为其中的水汽与其他气体分离，但因其温度高以及分离效率的差异，所排放的尾气无法完全排除所含的水汽，来自气液分离器10的排气端处的高温水汽以及来自外界的水汽遇冷易液化凝结成液态水，在内壁设置的憎水层25的作用下积聚在前管段22处，最终顺着坡向从排水管段23排出车体。

所述气液分离器10的排水端可与排水管段23连通，共同从从排水管段23排出车体。

本发明通过设置的贯穿车体的排气管20将气液分离后的尾气排出车体，并通过排气口设置的保护结构30进行保护，改变压力差的同时进而加快氢气的排出效率，同时防止外界物质进入排气管20；增设的加热层24保护管段不被水汽冷凝爆裂，再通过设有憎水层25和坡向排水管段23的前管段22，防止水汽积聚，整体装置尾气排出效率、安全性都得到提升。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。