CN105047961A - 用于清除燃料电池中残余氢的装置、燃料电池系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于清除燃料电池中的残余氢的装置、燃料电池系统及车辆。用于清除燃料电池中的残余氢的装置吸入燃料电池系统中的残余氢气并且容易地清除所吸入的氢气以防止在燃料电池车辆的维修期间可能由于所述燃料电池系统中的残余氢而发生的火灾、爆炸等。具体来说，所述装置可以被制造为喷嘴、文丘里管和扩散器被依次组合而成、喷嘴和文丘里管被组合而成等的简单喷射器结构以将经压缩空气用作驱动流或初级流且将燃料电池系统内部的气体用作吸入流或次级流，由此容易地清除残余氢。

Description

用于清除燃料电池中残余氢的装置、燃料电池系统及车辆
技术领域
本发明涉及一种用于清除燃料电池中的残余氢的装置、燃料电池系统及车辆。用于清除燃料电池中的残余氢的装置可以吸入燃料电池系统中的残余氢气体并且容易地清除所吸入的氢气以防止在燃料电池车辆的维修期间可能由于燃料电池系统中的残余氢而发生的火灾、爆炸等。
背景技术
装配在燃料电池车辆中的燃料电池系统包含：氢气供应系统，所述氢气供应系统将氢气作为燃料供应到燃料电池堆；空气供应系统，所述空气供应系统将空气中的氧气作为电化学反应所需的氧化剂供应到燃料电池堆。在多个单元电池堆叠且连结以通过氢气和氧气的电化学反应发电的燃料电池堆(下文还被称作“堆”)中，设有热量和水管理系统以控制堆的工作温度并且清除燃料电池堆的电化学反应热量等。
燃料电池系统使用氢气和空气或包含在空气中的氧气作为化学反应资源执行发电的操作。在用于清除电池堆的阳极内部的杂质的净化(purg)期间由于氢气的扩散或在燃料电池系统的工作过程中通过电池堆的膜电极组件，气态氢可以保持在燃料电池系统的内部。
在一般工作过程期间氢气可以被排放到外部同时被稀释，但是高浓度的氢气可能局部存在于燃料电池系统内部。例如，在燃料电池系统的工作停止之后，除了电池堆的阳极之外氢气还保持在氢气净化管、如图8中的粗实线示出的稀释器等中。此外，电池堆的阳极内部的氢气可能由于氢气净化过程或如图8中的点线(dottedline)示出的氢气扩散现象而移动到阴极，使得氢气还可能存在于图8中的细实线示出的电池堆的阴极、空气吸入管等中。
燃料电池系统内部剩余的氢气在燃料电池系统的正常工作和停止条件下不会引起任何问题，但是当在维护或维修服务期间在系统的拆卸过程期间发生静电、火焰时可能引起火灾。
具体来说，当在残余氢存在于燃料电池系统内部的状态下执行燃料电池车辆的维护工作时，氢气可能由于由在维护工作期间可能频繁发生的静电等引起的火花、火焰等而燃烧和爆炸，这样可能对车辆造成损坏以及对机修工造成伤害。
因此，就安全性而言可以在清除燃料电池系统内部的残余氢之后执行维护工作。
通常，可以在空气中的氢气浓度介于约4％和75％的范围内产生氢气的燃烧。当通过在将空气吸入到电池堆中的同时将电池堆内部的残余氢气排放到外部而使燃料电池系统内部的氢气浓度降低至小于约4％时，在燃料电池系统的维护过程中可以防止火灾或爆炸。
本文中，现有技术的用于清除燃料电池系统中的残余氢的各种方法描述如下。
可以使用这样的气体扩散方法：即等待直至燃料电池系统内部的氢气扩散到外部而使氢气浓度减小至等于或小于燃烧条件(4％至75％)为止，但是本方法根据条件可能需要大量的时间并且因此在维护期间可能不合适。
或者，可以使用通过将空气注入到燃料电池系统和电池堆中而执行氢气净化的方法。然而，该方法可能由于将包含在高压空气中的油例如，空气压缩机的润滑剂等引入到电池堆中而引起电池堆性能的劣化，并因此可能由于将昂贵的空气过滤器安装在汽车服务中心或燃料电池系统服务中心、周期性地更换该空气过滤器等而需要昂贵的设施。
另外，已经使用通过从外部将空气或氮气以及惰性气体注入到燃料电池系统和电池堆中而执行氢气净化的方法。然而，此方法要另外(单独)配备昂贵的气体设施，例如，储气瓶和调节器(regulator)并且可能需要用户致力于另外获取用于执行处理的气体处理权限、气体使用认证等，因此，当周期性地出现储气瓶的更换成本并且气体不充分时，无法执行维护。
此外，残余氢可以通过使用真空泵吸入燃料电池系统和电池堆内部的气体的方法来清除，但是可能需要昂贵的真空泵，因此可能增加成本。特别是，使用电力来驱动真空泵，并且在吸入包含残余氢的气体的过程期间可能会引起火灾或爆炸。另外，包含防爆功能的真空泵可能成本高，因此在服务中心中无法容易地利用和设置真空泵。
本背景技术部分中所公开的以上信息仅用于增强对发明背景的理解，并因此其可能含有不构成本国中本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明可以提供针对现有技术中上述技术难点的技术解决方案。相应地，提供一种用于清除燃料电池中的残余氢的装置。所述装置可以被制造为喷嘴、文丘里管(venturi)和扩散器(diffuser)被依次组合而成、喷嘴和文丘里管被组合而成等的简单喷射器(ejector)结构以将经压缩空气用作驱动流或初级流且将燃料电池系统内部的气体用作吸入流或次级流，由此容易地清除残余氢。
在一个方面，用于清除燃料电池中的残余氢的装置可以包含：驱动管，所述驱动管配置成减小从驱动流供应源供应的驱动流的压力同时增加所述驱动流的速度；以及吸入管，所述吸入管配置成一体地连接到所述驱动管的入口，从而在所述驱动流的速度增加并且所述驱动流的压力减小时，将包含燃料电池系统中的残余氢的吸入流引导到所述驱动管。
具体地，所述驱动管的内径部可以设置成文丘里管，所述文丘里管具有逐渐减小且随后恒定的直径。或者，所述驱动管的内径部可以以具有逐渐减小且随后恒定的直径的文丘里管和直径逐渐增加的扩散器串联地设置在同一轴线上的结构形成。
所述驱动管的入口还可以连接到喷嘴以将来自所述驱动流供应源的所述驱动流注入到所述驱动管中，所述喷嘴的入口可以与环形弹性部件压合，气枪头插入到所述环形弹性部件中以维持气密状态。或者，所述驱动管的入口可以包含驱动流供应开口，气枪头可以直接插入到所述驱动流供应开口中，或者所述驱动流供应开口的内径部可以与环形弹性部件压合，所述气枪头插入到所述环形弹性部件中以维持气密状态。
所述吸入管的末端还可以一体地连接到柔性管，所述柔性管连接到所述燃料电池系统，所述柔性管的末端还可以连接到接头，所述接头紧固在与所述燃料电池系统的每个气体吸入位置对应的位置。
所述驱动管的入口可以连接到具有用于将所述驱动管连接到所述驱动流供应源的快速连接器的供压管线(inflatedline)，并且所述快速连接器与所述驱动管的入口之间的所述供压管线包含开闭阀，所述开闭阀配置成允许和切断所述驱动流的流动。所述开闭阀与所述驱动管的入口之间的所述供压管线可以包含调节器(regulator)或压力计(pressuregauge)，所述调节器或压力计配置成检测所述驱动流的流动压力。
所述驱动管的排放侧可以包含有消声器(muffler)，所述消声器配置成在包含残余氢的吸入流从所述吸入管中排放时减小噪音。除了所述驱动管和所述吸入管之外，所述消声器的主体部分也可以被壳体密封。
因此，本发明可以提供各种优点。例如，燃料电池系统内部的残余氢可以通过使用喷嘴、文丘里管和扩散器被依次组合而成或喷嘴和文丘里管被组合而成的简单喷射器结构容易地清除。另外，用于清除燃料电池中的残余氢的装置的制造成本可以减少并且由于该装置的简化结构，机修工可以方便地使用该装置来清除燃料电池中的残余氢。因为用于清除燃料电池中的残余氢的装置具有减小的尺寸且因此携带方便，所以机修工可以容易地执行氢气清除工作。此外，由于在清除氢气的维护过程期间不使用电力，因此可以提高维护工作的安全性而不会具有火灾风险。保持在普通服务中心中的加压空气或加压/高压气体可以用作用于清除氢气的驱动流并且因此可以不需要单独的驱动流供应设施。此外，由于在用于清除氢气的维护过程期间异物可以不被引入到燃料电池系统中，因此可以防止电池堆性能由于异物而劣化。
本发明还提供包括如本文所公开的用于清除燃料电池中的残余氢的装置的燃料电池系统。本发明还进一步提供包含如本文所公开的清除燃料电池中的残余氢的装置的包括机动车辆在内的车辆。本发明还提供包含如本文所公开的燃料电池系统的包括机动车辆在内的车辆。下文中讨论本发明的其他方面和示例性实施例。
附图说明
现在将参考在附图中所说明的本发明的某些示例性实施例详细地描述本发明的上述和其他特征，所述附图仅为了说明而在下文中给出，因此并不限制本发明，附图中：
图1示出本发明的第一示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图；
图2示出本发明的第二示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图；
图3示出本发明的第三示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图；
图4示出本发明的第四示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图；
图5示出本发明的第五示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图；
图6示出本发明的第六示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图；
图7A和图7B示出本发明的第七示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图；以及
图8示出示例性燃料电池系统的示例性结构。
附图中列举的附图标记包含对如下文进一步论述的以下元件的参考：
10：喷射器
12：驱动管
14：吸入管
16：文丘里管
18：扩散器
20：喷嘴
22：弹性部件
24：气枪头(airguntip)
26：驱动流供应孔
28：柔性管(flexiblepipe)
30：接头(adapter)
32：供压管线(inflatedline)
34：快速连接器(quickconnector)
36：开闭阀
38：调节器或压力计
40：消声器
42：壳体
应理解，附图未必按比例绘制，其呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化表示。如本文中所公开的本发明的特定设计特征，例如，包含特定尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定既定应用和使用环境来确定。
在图中，在附图的各图中附图标记始终指代本发明的相同或等效部分。
具体实施方式
应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公交车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆，包括多种艇和船在内的水运工具、航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃机车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源获得的燃料)。
除非明确陈述的或为自上下文显而易见的，否则如本文所使用的术语“约”应理解为在本领域中的一般公差范围内，例如在平均值的2倍标准差内。“约”可以理解为在陈述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外自上下文为清楚的，否则本文所提供的所有数值均通过术语“约”来修饰。
如本文所使用的术语“服务中心”是指包含燃料电池车辆的车辆接收维护服务或维修服务的场所或设施。
如本文所使用的术语“机修工”是指执行维护服务或维修服务的个体。
在下文中，将详细参考本发明的各种示例性实施例，本发明的实例在附图中加以说明且描述如下。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解本说明并非意图将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明意图不仅涵盖示例性实施例，而且还涵盖各种替代方案、修改、等效物和其他实施例，这些内容均可以包含在由所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围内。
下文将参考附图来详细描述本发明的示例性实施例。
本发明可以使机修工能够例如在维修和检查装配在燃料电池车辆中的燃料电池系统时，使用用于清除燃料电池中的残余氢的便携式装置容易地吸入并清除燃料电池系统中的残余氢等。
第一示例性实施例
图1示出本发明的第一示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图。
如图1所示，本发明的示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的装置可以以驱动管12和吸入管14一体地连接且形成直角(90°)的喷射器10结构设置。
驱动管12的入口可以连接到驱动流供应源，例如，可以使用与服务中心的气枪(airgun)连接的经压缩空气供应源。所述驱动管的出口可以是与外部空气连通的部分，以用于减小驱动流或初级流的压力同时增加驱动流或初级流的流速，所述驱动流或初级流是从驱动流供应源供应的加压空气或加压气体。
因此，驱动管12的内径部可以沿着引入和排放驱动流的方向串联地配备有文丘里管16和扩散器18。具体来说，驱动管12的内径部可以配备有直径逐渐减小且随后恒定的文丘里管16和直径在文丘里管16的终点处再次逐渐增加的扩散器18，并且可以串联地设置文丘里管16和扩散器18。
吸入管14可以一体地模塑成型(mold)在驱动管12的一端处，以便与驱动管12连通并且垂直于驱动管12，所述吸入管的下端可以与燃料电池系统中的氢气能够被排出的位置连结。
更详细地，吸入管14可以与文丘里管16模塑成型为一体，以便与驱动管12的文丘里管16的入口连通，并且吸入管的下端可以通过配合部件(fittingmember)、接头等与燃料电池系统中的氢气能够被排出的位置连结。
具体来说，燃料电池系统中的氢气能够被排出的位置可以配备有电池堆的进气口和排气口(或燃料电池车辆中的尾管(tailpipe))、尾管中的排水孔、燃料电池系统的检修口(serviceport)、电池堆的阳极净化管或阳极排泄管(anodedrainpipe)、阳极的氢气连接管、氢气储藏设备(或氢气罐)的连接管、检修口等。
另一方面，驱动管12的入口可以与喷嘴20可分离地连结或与喷嘴20模塑成型为一体，所述喷嘴的直径可以是恒定的且随后直接减小，其中喷嘴20的前端(tip)可以设置在驱动管12中的文丘里管16的入口处。
因此，当喷嘴20的入口连接到驱动流供应源且吸入管14的下端与燃料电池系统中的氢气能够被排出的位置连结时，作为从驱动流供应源供应的加压空气或加压气体的驱动流可以被供应到驱动管12。随后，驱动流可以通过驱动管12的入口被引入到燃料电池系统中，并且随后可以穿过文丘里管16，因此驱动流的流速可以增加。同时，驱动流的压力可以减小并且连续地穿过文丘里管的驱动流可以随着通过扩散器18扩散而被容易地排放到外部空气中。
同时，由于当驱动流穿过文丘里管16时驱动流的压力减小，因此连接到吸入管14的燃料电池系统中的残余氢可以被立即吸入到具有减小的压力的文丘里管16中，使得作为残余氢的吸入流可以通过吸入管14吸入同时被输入到文丘里管16中，并且因此可以通过扩散器18与驱动流一起被容易地排放到外部空气中。
根据本发明的第一示例性实施例，喷射器10可以包含：驱动管12，所述驱动管包含喷嘴20/文丘里管16/扩散器18；以及吸入管14，所述吸入管形成为与驱动管12连通以便连接到燃料电池系统。因此，通过机修工使用喷射器10将包含电池堆的燃料电池系统中的残余氢气体容易地排放到外部，可以容易地防止在燃料电池系统的维护过程期间可能出现的由于氢气燃烧引起的火灾或爆炸。
第二示例性实施例
图2示出本发明的第二示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图。
本发明的第二示例性实施例的用于清除残余氢的装置可以具有与本发明的第一示例性实施例相同的结构，但是第二示例性实施例可以进一步包含当驱动流仅供应到喷嘴20时用于维持气密状态的单元。
具体来说，喷嘴20的入口可以在驱动管12的入口与用于将驱动流从驱动流供应源注入到驱动管12中的喷嘴20可分离地紧固或与喷嘴20一体地形成的状态下与用于维持气密状态的环形弹性部件22压合(press-fit)。在这种情况下，弹性部件22的内径部可以插入有连接到驱动流供应源的气枪头24，以便能够维持气密状态。
当在压合在喷嘴20中的弹性部件22的内径部与连接到驱动流供应源的气枪头24压合并且吸入管14的下端连结在燃料电池系统中的氢气能够被排出的位置的状态下，作为从驱动流供应源供应的加压空气或加压气体的驱动流通过气枪头24被供应到喷嘴20中时，弹性部件22可以提供气密状态维持功能。
因此，由于弹性部件22的气密状态维持功能，驱动流可以完全不泄漏到外部且可以通过喷嘴20在驱动管12中的文丘里管16中容易地流动，并且因此在驱动流穿过文丘里管16时流速可以平稳地(顺畅地)增加且同时压力可以平稳地(顺畅地)减小。因此，可以通过吸入管14更加平稳地(顺畅地)吸入燃料电池系统中的残余氢气。
第三示例性实施例
图3示出本发明的第三示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图。
如图3所示，本发明的第三示例性实施例的用于清除残余氢的设备可以与本发明的第一示例性实施例的设备相同，使得用于清除燃料电池中的残余氢的装置可以配备有喷射器10结构，其中驱动管12和吸入管14一体地连接且形成直角(90°)。
另外，本发明的第三示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的装置可以具有简化结构。
驱动管12的入口可以连接到驱动流供应源，例如，与服务中心的气枪连接的压缩空气供应源，并且所述驱动管的出口可以是与外部空气连通的部分，以用于减小驱动流或初级流的压力同时增加驱动流或初级流的流速，所述驱动流或初级流是从驱动流供应源供应的加压空气或加压气体。
具体来说，本发明的第三示例性实施例的驱动管12的内径部可以仅配备有文丘里管16，所述文丘里管的直径可以逐渐减小且随后恒定。具体来说，驱动管12的内径部可以仅配备有文丘里管16，所述文丘里管的直径可以逐渐减小且随后恒定，而可以不使用第一示例性实施例的喷嘴和扩散器。
在这种情况下，驱动管12的入口可以配备有驱动流供应孔26，气枪头24直接插入到所述驱动流供应孔中，并且驱动流供应孔26的内径部可以与环形弹性部件22压合，气枪头24以能够维持气密状态的方式被插入到所述环形弹性部件中。
吸入管14可以与文丘里管16一体模塑成型，以便与驱动管12中的文丘里管16的入口连通，并且所述吸入管的下端可以连结在燃料电池系统中的氢气能够被排出的位置。
因此，当在弹性部件22的内径部与连接到驱动流供应源的气枪头24压合并且吸入管14的下端连结在燃料电池系统中的氢气能够被排出的位置的状态下，作为从驱动流供应源供应来的加压空气或加压气体的驱动流通过气枪头24被供应到驱动管12的文丘里管16中时，弹性部件22可以提供气密状态维持功能。
随后，在驱动流穿过驱动管12的文丘里管16时流速可以增加，并且同时压力可以减小，并且连续地穿过文丘里管的驱动流可以被容易地排放到外部空气中。
同时，由于当驱动流穿过文丘里管16时驱动流的压力减小，因此连接到吸入管14的燃料电池系统中的残余氢可以被立即吸入到具有减小的压力的文丘里管16中，使得作为残余氢的吸入流可以通过吸入管14吸入同时被输入到文丘里管16中，并因此可以通过扩散器18与驱动流一起被容易地排放到外部空气中。
根据本发明的第三示例性实施例，简化的喷射器10可以包含：包含文丘里管16的驱动管12和吸入管18，所述吸入管形成为与驱动管12连通以便连接到燃料电池系统。因此，通过机修工将包含电池堆的燃料电池系统中的残余氢气体容易地排放到外部，可以容易地防止在燃料电池系统的维护过程期间可能出现的由于氢气燃烧引起的火灾或爆炸。
第四示例性实施例
图4示出本发明的第四示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图。
本发明的第四示例性实施例可以包含本发明的第一至第三示例性实施例的喷射器，但可以进一步包含用以将吸入管14连接到排出燃料电池系统中的残余氢的位置的单元，并且所述单元可以附接到吸入管14的下端。
如上所述，可以排出燃料电池系统中的氢气的位置可以配备有电池堆的进气口和排气口(或燃料电池车辆中的尾管(tailpipe))、尾管中的排水孔、燃料电池系统的检修口(serviceport)、电池堆的阳极净化管或阳极排泄管(anodedrainpipe)、阳极的氢气连接管、氢气储藏设备(或氢气罐)的连接管、检修口等。
由于用以将吸入管14直接连接到能够排出氢气的位置的距离可能非常大，或者可能存在对周围部件的干扰等，因此用以将吸入管14容易地连接到燃料电池系统中的残余氢的排出位置的单元可以另外附接到吸入管14的下端。
具体来说，吸入管14的下端可以经由连接器等一体地连接到柔性管28，所述柔性管连接到燃料电池系统，并且柔性管28的末端(distalend)可以连接到配合部件或接头30，所述配合构件或接头紧固在与燃料电池系统的每个气体吸入位置对应的位置。
因此，机修工可以将连接到吸入管14的下端的柔性管28拉伸以延伸到排出燃料电池系统中的残余氢的位置，并且同时可以将接头30紧固在排出燃料电池系统的残余氢的位置，使得吸入管14可以容易地连接到排出残余氢的任何位置，并且可以容易地执行残余氢清除工作。
第五示例性实施例和第六示例性实施例
图5和图6分别示出本发明的第五和第六示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的截面图。
本发明的第五示例性实施例可以与本发明的第一示例性实施例相同，但是可以进一步包含快速连接器(quickconnector)34与驱动管12的入口之间的供压管线(inflatedline)32，在第五实施例中，在驱动管12的入口与供压管线32的第一端连接且供压管线32的第二端与用于将供压管线连接到驱动流供应源的快速连接器34紧固的状态下，快速连接器34与驱动管12的入口之间的供压管线(inflatedline)32可以进一步配备有用于允许和切断驱动流的流动的开闭阀36。
作为开闭阀36，可以使用允许或切断流体的流动的任何阀门，例如，球阀、针阀、止回阀和电磁阀，而不受限制。
因此，当在驱动流从驱动流供应源连续地供应到驱动管12的入口时用户临时停止残余氢清除工作时，可以通过闭合开闭阀36的简单操作来停止工作。同样，当工作开始时，可以通过再次打开开闭阀36的简单操作来启动工作。
根据本发明的第六示例性实施例，在开闭阀36与驱动管12的入口之间的供压管线32可以进一步配备有用于检查驱动流的流动压力的调节器或压力计(regulatororpressuregauge)38。
因此，当根据本发明的示例性实施例使用喷射器10，同时考虑驱动流供应源的供压范围(inflatingrange)根据不同服务中心而不同时，可以通过调节器或压力计38检查驱动流的实际供应压力，使得可以较早地防止由于来自某一服务中心的驱动流供应源的驱动流供应压力的实质上的减小而无法产生用于清除残余氢的足够吸力(suction)的情况。
第七示例性实施例
图7A和图7B分别示出本发明的第七示例性实施例的用于清除燃料电池中的残余氢的示例性装置的平面图和截面图。
本发明的第七示例性实施例可以防止由于气体例如，通过驱动管12的出口排放的驱动流和残余氢的排放噪音在清除残余氢期间可能非常响亮而导致工作性(workability)下降，驱动管12的出口可以进一步配备有消声器40以减小排放噪音。
驱动管12的出口可以配备有单独(separate)的消声器40以在排放来自吸入管14的包含残余氢的吸入流和驱动流的混合物时减小噪音，如图7B所示。
具体来说，除了驱动管12和吸入管14之外，消声器40的主体部分也可以用单独的噪音阻断壳体42包围，使得除了驱动管12和吸入管14之外，消声器40的主体部分也可以插入到壳体42中。
此外，除了驱动管12和吸入管14之外，消声器40的主体部分也可以用噪音吸收材料包围并且随后消声器40可以插入到通过孔隙(pore)向外部开放的壳体中。
因此，在清除残余氢时通过驱动管12的出口排放的气体(驱动流和残余氢)的排放噪音可以通过消声器40减小，并且同时可以通过噪音阻断壳体42阻断，使得可以改善机修工在工作场所内的工作环境。
根据本发明的各种示例性实施例，在氢气浓度的平均值维持在约4％或更小，最大值维持在约8％或更小的条件下，用于清除燃料电池系统中的残余氢的驱动流供应性能和吸入流吸入性能可以得到控制，这可以通过以通过增加喷嘴直径来增加驱动流量或减少吸入流量等方式控制驱动流与吸入流之间的比率的方法来实现。
驱动流与吸入流之间的比率可以按燃料电池车辆的启动停止时的每个残余氢浓度和每个燃料电池系统而不同，并且当满足其比率时，包含残余氢的排气可以直接在服务中心排放，由此大大增加工作的便利性。
另一方面，当氢气浓度的平均值大于约4％或最大值大于约8％时，排气无法在服务中心内部直接排放，但是可以通过将驱动管的出口或连接到出口的柔性管连接到包含在服务中心中的通风系统来将排气排放到外部空气中。
在使用本发明的各种示例性实施例的用于清除残余氢的装置时，当打开用于使空气或气体可以引入到另一侧，例如，燃料电池系统中的电池堆的阴极的通道并且因此可以穿过其引入外部空气或气体时，燃料电池系统中的氢气浓度可以更快速地减小。
此外，当无法单独(另行)将空气引入到燃料电池系统中时，可以应用以下方法进一步降低燃料电池系统中的氢气浓度：即临时停止驱动流的注入，通过使与驱动管和吸入管内部连通的外部空气回流(reflow)而将外部空气引入到燃料电池系统中，并且随后再次重复注入驱动流。
已经参考本发明的示例性实施例详细地描述了本发明。然而，所属领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的原理和精神的前提下可以在这些实施例中作出改变，本发明的范围在所附权利要求书和它们的等效物中界定。

Claims (17)

1.一种用于清除燃料电池中的残余氢的装置，其包括：
驱动管，所述驱动管配置成减小从驱动流供应源供应的驱动流的压力同时增加所述驱动流的速度；以及
吸入管，所述吸入管配置成一体地连接到所述驱动管的入口，从而在所述驱动流的速度增加并且所述驱动流的压力减小时，将包含燃料电池系统中的残余氢的吸入流引导到所述驱动管。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动管的内径部设置成文丘里管，所述文丘里管具有逐渐减小且随后恒定的直径。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动管的内径部以具有逐渐减小且随后恒定的直径的文丘里管和直径逐渐增加的扩散器串联地设置在同一轴线上的结构形成。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动管的入口还连接到喷嘴以将来自所述驱动流供应源的所述驱动流注入到所述驱动管中。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述喷嘴的入口与环形弹性部件压合，气枪头插入到所述环形弹性部件中以维持气密状态。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动管的入口包含驱动流供应开口，气枪头直接插入到所述驱动流供应开口中。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述驱动流供应开口的内径部与环形弹性部件压合，所述气枪头插入到所述环形弹性部件中以维持气密状态。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述吸入管的末端还一体地连接到柔性管，所述柔性管连接到所述燃料电池系统。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述柔性管的末端还连接到接头，所述接头紧固在与所述燃料电池系统的每个气体吸入位置对应的位置。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动管的入口连接到具有用于将所述驱动管连接到所述驱动流供应源的快速连接器的供压管线，并且所述快速连接器与所述驱动管的入口之间的所述供压管线包含开闭阀，所述开闭阀配置成允许和切断所述驱动流的流动。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，在所述开闭阀与所述驱动管的入口之间的所述供压管线包含调节器或压力计，所述调节器或压力计配置成检测所述驱动流的流动压力。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动管的排放侧包含有消声器，所述消声器配置成在包含残余氢的吸入流从所述吸入管中排放时减小噪音。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述消声器的主体部分与所述驱动管和所述吸入管一起被包围在壳体内。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，除了所述驱动管和所述吸入管之外，所述消声器的主体部分也被噪音吸收材料包围并且设置在壳体内。
15.根据权利要求1所述的装置，其中，当包含所述燃料电池系统中的残余氢的吸入流与所述驱动流一起通过所述吸入管排出时，氢气浓度被调节成平均值为4％或更小，最大值为8％或更小，并且当所述氢气浓度的平均值大于4％，最大值大于8％时，所述吸入管的出口直接连接到工作场所中的通气孔开口。
16.一种燃料电池系统，包括权利要求1所述的用于清除燃料电池中的残余氢的装置。
17.一种车辆，包括权利要求16所述的燃料电池系统。
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