(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202222357727.8 (22)申请日 2022.09.06 (73)专利权人 平原滤清器有限公司 地址 453000 河南省新乡市开发区东杨村 一号 (72)发明人 王卫东　苗攀　林志磊　崔鹏鹏　 苗朝雨　 (74)专利代理 机构 郑州豫开专利代理事务所 (普通合伙) 41131 专利代理师 王金 (51)Int.Cl. H01M 8/04119(2016.01) B01D 46/64(2022.01) B01D 46/88(2022.01) B01D 53/04(2006.01)B01D 53/26(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 可单独拆换有害气体过滤结构的燃料电池 空气过滤装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种可单独拆换有害气 体过滤结构的燃料电池空气过滤装置， 包括筒形 的壳体， 壳体轴向一端设有维护端盖， 壳体轴向 另一端连接有出气口， 壳体周向侧壁连接有进气 口， 壳体内设有滤芯； 滤芯包括外滤芯和内滤芯， 外滤芯包括外滤层， 内滤芯包括内滤层， 外滤层 包括透气防水层、 粗滤层和用于吸附有害气体的 吸附层； 内滤层为精滤层。 本实用新型可 以避免 寿命不匹配但同时更换导致的浪费， 使对精滤层 进行反吹保养成为可能， 大幅延长整体使用寿 命， 降低使用成本。 本实用新型抓住主要矛盾、 平 衡滤芯浪费目标与结构复杂度与维护复杂度的 目标， 实现提高使用寿命、 减少浪费又不过多增 加结构复杂度和维护保养复杂度的综合目标。 权利要求书1页 说明书7页 附图10页 CN 218069925 U 2022.12.16 CN 218069925 U 1.可单独拆换有害气体过滤结构的燃料电池空气过滤装置， 包括筒形的壳体， 壳体轴 向一端设有维护端盖， 壳体轴向另一端连接有出气口， 壳体周向侧壁连接有进气口， 壳体内 设有圆筒形的滤芯； 其特 征在于： 滤芯包括均与壳体同轴 线设置的外滤芯和内滤芯， 外滤芯和内滤芯朝向维护端盖的一 端均为封闭端； 外滤芯和内滤芯的另一端为相对端； 外滤芯包括筒状的外滤层， 外滤层的封 闭端连接有第一外滤芯端盖， 内滤芯包括筒状 的内滤层， 内滤层的封闭端连接有第一内滤芯端盖； 外滤芯罩在内滤芯外； 外滤层和内滤层的相对端均与出气口处 的壳体的轴向端壁相连接， 内滤层所围成的中 心孔与出气口相通； 外滤层与壳体内壁之间围成环形的进气腔， 进气口与进气腔相通； 外滤层用于过滤水份、 粗滤颗粒物和吸附有害气体， 为多层滤层结构， 包括用于过滤水 份的透气防水层、 用于粗滤颗粒物的粗滤层和用于吸附有 害气体的吸附层； 内滤层为用于精滤颗粒物的精滤层； 在气体的流动路径上， 外滤层与内滤层相互串联 且外滤层位于内滤层的上游。 2.根据权利要求1所述的可单独拆换有害气体过滤结构的燃料电池空气过滤装置， 其 特征在于： 外滤层的相对端连接有第 二外滤芯端盖， 外滤层通过第 二外滤芯端盖与壳体的轴向端 壁相连接； 内滤层的相对端连接有第 二内滤芯端盖， 内滤层通过第 二内滤芯端盖与壳体的轴向端 壁相连接 。 3.根据权利要求1或2所述的可单独拆换有害气体过滤结构的燃料电池空气过滤装置， 其特征在于： 出气口径向外侧的壳体的轴向端壁的内表面围绕出气口设有内环形凸起， 内环形凸起 外设有外环形凸起， 内环形凸起和外环形凸起的圆心均位于壳体的轴线上； 内滤芯装配在 内环形凸起和外环形凸起之间， 外滤芯套装在外环形凸起上。 4.根据权利要求3所述的可单独拆换有害气体过滤结构的燃料电池空气过滤装置， 其 特征在于： 有害气体吸附层的具体构成是： 包括第一支撑材料层， 第一支撑材料层通过热熔 胶粘接有第一活性炭层， 第一活性炭层粘接有第一树脂层， 第一树脂层通过热熔胶粘接有 第二活性炭层， 第二活性炭层粘接有第二树脂层， 第二树脂层通过热熔胶粘接有第二支撑 材料层。 5.根据权利要求3所述的可单独拆换有害气体过滤结构的燃料电池空气过滤装置， 其 特征在于： 有害气体吸附层的具体构成是： 包括第一支撑材料层， 第一支撑材料层通过热熔胶粘 接有第一活性炭层， 第一活性炭层通过热熔胶粘接有第二活性炭层， 第二活性炭层通过热 熔胶粘接有第二支撑材 料层。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 218069925 U 2可单独拆换有害气体过滤结构的燃料电池空 气过滤装 置 技术领域 [0001]本实用新型 涉及一种用于 燃料电池的空气过 滤装置。 背景技术 [0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)汽车因其零排放和高能效的特点， 已成为汽车发展 的重要方向,且由于其结构及工作原理的特点， 在发生电化学反应过程中不产生任何污染 气体， 具有输出功 率高、 节能环保的特点。 当前产品安装在车辆上的应用场景工况从城市道 路扩展到煤炭港区、 近海运营等场景， 不同工况下的环境指标有着明显的差异， 对空滤过滤 装置要求具 备防水、 防尘、 防盐雾、 防有 害气体等功能。 [0003]燃料电池的化学反应过程中， 阳极依靠氢气 为燃料气体， 阴极以空气为氧化剂， 阳 极的反应方程式为H2→2H++2e‑； 氢离子通过质子交换膜以水合质子H+(XH2O)的形式， 从一 个磺酸基( ‑SO3H)往阴极移动,电子经由外电路对负载做功后移往阴极。 在阴极经过催化剂 的作用， 发生还原反应， 反应方程式是： （1/2） O2+2H++2e‑→H2O； 总和的反应方程式其实就 是： H2+ （1/2） O2→H2O。 [0004]以上就是燃料电池氧化还原反应的基本原理， 在阳极目前普遍应用时采用液态纯 氢来供应， 在阴极的氧气的来源目前主要来自于空气， 而空气中存在各种污染物， 这些污染 物对电堆将会产生毒 害作用， 影响电堆的输出功率 性能。 [0005]经研究， 空气中的污染物主要是颗粒物、 SO2、 NOX、 NH3； 因此目前燃料电池空滤的设 计要求是 空气过滤装置必须同时具备颗粒物 过滤的能力和吸附有害气 体的能力， 以保证燃 料电池系统的正常高效率 运行。 [0006]空气过滤装置包括壳体， 壳体上设有进气口和出气口， 壳体内设有滤芯， 滤芯包括 滤层和端盖； 现有技术中， 燃料电池的空气过滤装置的滤芯为单一滤芯， 其滤层结构为附图 1所示多层打折结构或附图2所示多层缠绕结构， 整体均为筒状； 这两种 结构中的多层结构 均集成了颗粒物过滤功能 （层） 和有害气体吸附功能 （层） ， 均属于筒状滤芯、 径向进气和轴 向出气的结构， 也是目前 空气过滤装置的滤芯的常规技术。 目前， 国内外燃料电池的空气过 滤装置均采用这种结构。 [0007]现有技术中， 滤芯均为单一滤芯。 某些空气过滤装置将滤芯分为主滤芯和安全滤 芯， 主滤芯和安全滤芯的划分， 并非是一个过滤颗粒物， 另一个吸 附有害气体， 没有考虑实 现不能功能的滤层的使用寿命匹配问题， 不能避免出现滤芯寿命浪费； 而是主滤芯起到正 常的过滤作用， 在主滤芯失效时通过安全滤芯保护发动机， 两者 （主滤芯和安全滤芯） 在过 滤对象上并无区别。 [0008]发明人的研究拓展了本领域技术人员的认知范围， 注意到吸附有害气体的滤层 （以下简称 “吸附滤层 ”） ， 与精滤颗粒物的滤层 （以下简称 “过滤滤层 ”） ， 在使用寿命上存在 不匹配的现象。 [0009]现有技术中国内外燃料电池的空气过滤装置 的缺陷在于： 采用单一滤芯， 既吸附 有害气体也过滤颗粒物 （包括粗滤和精滤） 。 由于吸附滤层和过滤滤层的寿命不同步， 因此说　明　书 1/7 页 3 CN 218069925 U 3