CN112563538A - 一种运用空气引射器来控制pem燃料电池低压输出的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，包括高压氮气瓶、氢气瓶、电磁阀、氢气循环泵、氢气尾排阀、混合室、空气尾排阀、负载电阻、引射气体调节阀、引射器和被引射气体调节阀，所述氢气瓶的一端管道上安装有电磁阀，所述电磁阀的一端连接有氢气循环泵和氢气尾排阀，所述氢气尾排阀的一端连接有混合室，且混合室的一端安装有空气尾排阀，所述空气尾排阀的一端设有引射气体调节阀。该运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，以质子交换膜燃料电池为对象，改进了燃料电池的空气供应系统，运用了空气引射器来控制燃料电池的开路电压，防止燃料电池的电极损坏，从而节约了成本，延长了使用寿命。

Description

一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统。
背景技术
近几年，燃料电池汽车正在火热发展。然而，燃料电池汽车的推广和应用却面临着许多困难和挑战。燃料电池的成本和寿命是一个不可忽视的方面。在实际工况下运行，质子交换膜燃料电池(PEMFC)需要在一个可接受的电压范围之内运行(单体电压不超过0.8V)，尤其是在一些不利的条件下，比如燃料电池关机吹扫，怠速或其他不需要燃料电池输出功率时。如果燃料电池的电压经常超过一定的限度，燃料电池的电极就会损坏，从而降低燃料电池性能和使用寿命，为此，我们提出一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，包括高压氮气瓶、氢气瓶、电磁阀、氢气循环泵、氢气尾排阀、混合室、空气尾排阀、负载电阻、引射气体调节阀、引射器和被引射气体调节阀，所述氢气瓶的一端管道上安装有电磁阀，所述电磁阀的一端连接有氢气循环泵和氢气尾排阀，所述氢气尾排阀的一端连接有混合室，且混合室的一端安装有空气尾排阀，所述空气尾排阀的一端设有引射气体调节阀，且引射气体调节阀的一端连接有引射器，所述引射器上安装有被引射气体调节阀，且引射器的一端连接有高压氮气瓶；
所述引射气体调节阀用于调节引射气体流量，所述被引射气体调节阀用于调节被引射气体流量；
所述引射器由引射器喷嘴、接受室、混合室和扩散室依次连接组成。
优选的，所述负载电阻用来在关机吹扫时，从燃料电池中拉取小电流。
优选的，所述高压氮气瓶通过被引射气体调节阀与引射器之间构成连通结构。
优选的，所述负载电阻电性连接于阳极和阴极之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，以质子交换膜燃料电池为对象，改进了燃料电池的空气供应系统，运用了空气引射器来控制燃料电池的开路电压，防止燃料电池的电极损坏，从而节约了成本，延长了使用寿命；
引射器的被引射流体是阴极的废气，通过引射器被再次循环进燃料电池，减少了阴极气体中氧气的可用量，从而防止燃料电池开路电压过高，同时，阴极湿润的废气保证了再次循环进燃料电池的气体的湿度要求；再循环到阴极的混合气体只是降低氧气的含量而不会减少流量，这就保证了燃料电池各单体电压的均匀性；
引射器的工作流体氮气可快速降低阴极入口气体中的氧气含量，从而迅速降低燃料电池输出电压。此外，引射器结构简单，成本低廉，且不需要消耗能量，大大提高了系统的效率，降低了成本。
附图说明
图1为本发明空气喷射系统原理结构示意图；
图2为本发明引射器结构示意图。
图中：1、高压氮气瓶；2、氢气瓶；3、电磁阀；4、氢气循环泵；5、氢气尾排阀；6、混合室；7、空气尾排阀；8、负载电阻；9、引射气体调节阀；10、引射器；11、被引射气体调节阀；12、引射器喷嘴；13、接受室；14、混合室；15、扩散室。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，包括高压氮气瓶1、氢气瓶2、电磁阀3、氢气循环泵4、氢气尾排阀5、混合室6、空气尾排阀7、负载电阻8、引射气体调节阀9、引射器10和被引射气体调节阀11，氢气瓶2的一端管道上安装有电磁阀3，电磁阀3的一端连接有氢气循环泵4和氢气尾排阀5，氢气尾排阀5的一端连接有混合室6，且混合室6的一端安装有空气尾排阀7，空气尾排阀7的一端设有引射气体调节阀9，且引射气体调节阀9的一端连接有引射器10，引射器10上安装有被引射气体调节阀11，且引射器10的一端连接有高压氮气瓶1；引射气体调节阀9用于调节引射气体流量，被引射气体调节阀11用于调节被引射气体流量，引射器10由引射器喷嘴12、接受室13、混合室14和扩散室15依次连接组成，气体通过引射器喷嘴12进入接受室13然后再经过混合室14混合，最后通过扩散室15扩散排出；
在燃料电池关机吹扫时，为了防止燃料电池单体过高而损坏电极，需要把燃料电池的电压维持在一个极限值以下，利用高压氮气瓶1的高压氮气经过被引射气体调节阀11到达引射器10的入口，用来引射来自阴极氧气浓度较低的空气，引射气体调节阀9和被引射气体调节阀11可以用来调节引射气体和被引射气体的流量，通过高压氮气引射阴极残余的废气来降低进入阴极气体的氧含量，进而降低了燃料电池的电位，避免了因电压过高而对电堆造成不必要的损伤；
同时，阴极湿润的空气又可以提高进入电堆混合气体的湿度，避免了气体过干对质子交换膜的损害，在阳极，氢气瓶2的高压氢气经过各级减压和其控制电磁阀3进入电堆的阳极入口，未消耗完的氢气经氢气循环泵4重新输送到阳极入口再次参与反应，氢气尾排阀5和空气尾排阀7分别为氢气路和空气路的尾排阀，阳极和阴极的残余废气在混合室6中稀释后排放到大气，负载电阻8是用来在关机吹扫时，从燃料电池中拉取小电流，让电堆的电压较快的降下来；运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，以质子交换膜燃料电池为对象，改进了燃料电池的空气供应系统，运用了空气引射器来控制燃料电池的开路电压，防止燃料电池的电极损坏，从而节约了成本，延长了使用寿命，引射器的工作流体氮气可快速降低阴极入口气体中的氧气含量，从而迅速降低燃料电池输出电压，此外，引射器结构简单，成本低廉，且不需要消耗能量，大大提高了系统的效率，降低了成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，包括高压氮气瓶(1)、氢气瓶(2)、电磁阀(3)、氢气循环泵(4)、氢气尾排阀(5)、混合室(6)、空气尾排阀(7)、负载电阻(8)、引射气体调节阀(9)、引射器(10)和被引射气体调节阀(11)，其特征在于：所述氢气瓶(2)的一端管道上安装有电磁阀(3)，所述电磁阀(3)的一端连接有氢气循环泵(4)和氢气尾排阀(5)，所述氢气尾排阀(5)的一端连接有混合室(6)，且混合室(6)的一端安装有空气尾排阀(7)，所述空气尾排阀(7)的一端设有引射气体调节阀(9)，且引射气体调节阀(9)的一端连接有引射器(10)，所述引射器(10)上安装有被引射气体调节阀(11)，且引射器(10)的一端连接有高压氮气瓶(1)；
所述引射气体调节阀(9)用于调节引射气体流量，所述被引射气体调节阀(11)用于调节被引射气体流量；
所述引射器(10)由引射器喷嘴(12)、接受室(13)、混合室(14)和扩散室(15)依次连接组成。
2.根据权利要求1所述的一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，其特征在于：所述负载电阻(8)用来在关机吹扫时，从燃料电池中拉取小电流。
3.根据权利要求1所述的一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，其特征在于：所述高压氮气瓶(1)通过被引射气体调节阀(11)与引射器(10)之间构成连通结构。
4.根据权利要求1所述的一种运用空气引射器来控制PEM燃料电池低压输出的系统，其特征在于：所述负载电阻(8)电性连接于阳极和阴极之间。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113578089A (zh) * 2021-06-29 2021-11-02 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池汽车尾气混合系统及其控制方法
CN114023997A (zh) * 2021-10-19 2022-02-08 苏州氢澜科技有限公司 一种燃料电池空气循环用引射器及其使用方法
CN114744246A (zh) * 2022-04-13 2022-07-12 佛山仙湖实验室 一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352825A (ja) * 2001-03-23 2002-12-06 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2014154385A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システム
JP2014175056A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システム
CN207426025U (zh) * 2018-01-31 2018-05-29 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种用于燃料电池系统的氢气循环系统
CN108400354A (zh) * 2018-01-17 2018-08-14 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种用于燃料电池系统的可变喉口引射器
CN110247080A (zh) * 2019-07-18 2019-09-17 中山大洋电机股份有限公司 一种燃料电池动力系统的氢气循环系统
CN111342082A (zh) * 2020-02-18 2020-06-26 江苏大学 一种用于燃料电池系统的氢气循环系统
CN111430759A (zh) * 2020-03-23 2020-07-17 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种氢气循环系统及其控制方法
CN214505555U (zh) * 2020-12-22 2021-10-26 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 运用空气引射器来控制pem燃料电池低压输出的系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352825A (ja) * 2001-03-23 2002-12-06 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2014154385A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システム
JP2014175056A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システム
CN108400354A (zh) * 2018-01-17 2018-08-14 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种用于燃料电池系统的可变喉口引射器
CN207426025U (zh) * 2018-01-31 2018-05-29 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种用于燃料电池系统的氢气循环系统
CN110247080A (zh) * 2019-07-18 2019-09-17 中山大洋电机股份有限公司 一种燃料电池动力系统的氢气循环系统
CN111342082A (zh) * 2020-02-18 2020-06-26 江苏大学 一种用于燃料电池系统的氢气循环系统
CN111430759A (zh) * 2020-03-23 2020-07-17 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种氢气循环系统及其控制方法
CN214505555U (zh) * 2020-12-22 2021-10-26 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 运用空气引射器来控制pem燃料电池低压输出的系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113578089A (zh) * 2021-06-29 2021-11-02 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池汽车尾气混合系统及其控制方法
CN114023997A (zh) * 2021-10-19 2022-02-08 苏州氢澜科技有限公司 一种燃料电池空气循环用引射器及其使用方法
CN114744246A (zh) * 2022-04-13 2022-07-12 佛山仙湖实验室 一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法
CN114744246B (zh) * 2022-04-13 2024-03-19 佛山仙湖实验室 一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法

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