CN112751057A - 一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，包括引射器、进气接头、出气接头和回流接头，引射器内部中空且左右两端开口，进气接头的右端和出气接头的左端分别水平伸入引射器的左右两端开口中，以使引射器、进气接头和出气接头之间形成密闭的混合腔，进气接头和出气接头均分别设有水平贯穿其的进气通道和出气通道，进气通道的右端和出气通道的左端分别与混合腔连通，引射器的上端中部开有与混合腔连通的连接口，回流接头竖直设置，其下端伸入连接口内并与混合腔连通。本发明提供一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其具有结构简单、运行可靠、无污染等优点，而且能够避免产生寄生功率。

Description

一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置

技术领域

本发明涉及引射回流设备领域。更具体地说，本发明涉及一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置。

背景技术

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中，保持质子交换膜的水平衡对电堆的寿命有重要意义。一方面，水含量过低会产生干膜现象，妨碍质子的传输；另一方面，水含量过高会产生水淹现象，阻碍多孔介质中气体的扩散，导致电堆输出电压降低。此外，从阴极侧穿透到阳极的杂质气体不断累积，也会对电堆的性能造成影响。针对以上堵水和气体渗透的问题，通常采用排氢的方法，将电堆内部生成的水和累积的杂质气体排出。排氢频率太低，容易导致堵水和杂质气体累积，从而导致电堆性能下降；排氢频率太高，则既浪费了氢气，又带来潜在危险。

为了保证燃料电池的正常、稳定运行，又能将燃料电池中生成的水排放到电池外部，通常采用氢气循环的方法，把电池内部生成的水带出电池后水气分离装置将液态水分离出去，再将氢气循环回到电池重复使用，以提高氢气利用率。

现有技术的缺陷和不足：目前比较常见的是氢气循环和回氢引射装置，氢气循环的使用虽然可以有效改善氢循环，但需消耗电能以维持其运转，且含有许多机械部件，伴随有震动和噪声，并包含有轴承、润滑油等，耐久性和结构复杂性并不满足要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，包括引射器、进气接头、出气接头和回流接头，所述引射器内部中空且左右两端开口，所述进气接头的右端和所述出气接头的左端分别水平伸入所述引射器的左右两端开口中，以使所述引射器、进气接头和出气接头之间形成密闭的混合腔，所述进气接头和出气接头均分别设有水平贯穿其的进气通道和出气通道，所述进气通道的右端和所述出气通道的左端分别与所述混合腔连通，所述引射器的上端中部开有与所述混合腔连通的连接口，所述回流接头竖直设置，其下端伸入所述连接口内并与所述混合腔连通。

优选的是，所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述进气通道由第一通道和第二通道组成，所述第一通道为水平设置的圆台形，且其左端开口大于右端开口，所述第二通道为圆柱形，所述第一通道的右端开口与所述第二通道的左端开口连通，且所述第二通道的半径小于所述第一通道右端开口的半径，所述第一通道的左端开口和所述第二通道的右端开口分别为所述进气通道的左端开口和右端开口。

优选的是，所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述出气通道由第三通道和第四通道组成，所述第三通道为水平设置的圆台形，且其左端开口小于右端开口，所述第四通道为圆柱形，所述第三通道的左端开口与所述第四通道的右端开口连通，且所述第四通道的半径等于所述第三通道左端开口的半径，所述第四通道的左端开口和所述第三通道的右端开口分别为所述进气通道的左端开口和右端开口。

优选的是，所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述引射器的内部空腔为水平设置的圆柱状，所述进气接头的右端同轴具有一圆筒形的第一缺口，所述出气接头的左端设有一与所述第三通道同轴设置的喇叭形的第二缺口，所述第一缺口的左端与所述第二缺口的右端连通，所述第一缺口和第二缺口构成所述混合腔。

优选的是，所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述第一缺口的侧壁的右端向内收缩。

优选的是，所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述回流接头内部为圆柱状，且其下端开口的面积小于其上端开口面积。

优选的是，所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述进气接头和出气接头上均套设有法兰盘，两个所述法兰盘分别与所述引射器的左右两端连接。

优选的是，所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述引射器的左右两端与对应的所述法兰盘之间均设有O型密封圈。

本发明的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，相比现有设备而言，本发明提供的引射回流装置，该装置内无移动部件，具有结构简单、运行可靠、无污染等优点，而且能够避免产生寄生功率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的引射回流装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明的实施例提供一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，包括引射器1、进气接头2、出气接头3和回流接头4，所述引射器1内部中空且左右两端开口，所述进气接头2的右端和所述出气接头3的左端分别水平伸入所述引射器1的左右两端开口中，以使所述引射器1、进气接头2和出气接头3之间形成密闭的混合腔，所述进气接头2和出气接头3均分别设有水平贯穿其的进气通道和出气通道，所述进气通道的右端和所述出气通道的左端分别与所述混合腔连通，所述引射器1的上端中部开有与所述混合腔连通的连接口5，所述回流接头4竖直设置，其下端伸入所述连接口5内并与所述混合腔连通；

具体的，所述进气通道由第一通道6和第二通道7组成，所述第一通道6为水平设置的圆台形，且其左端开口大于右端开口，所述第二通道7为圆柱形，所述第一通道6的右端开口与所述第二通道7的左端开口连通，且所述第二通道7的半径小于所述第一通道6右端开口的半径，所述第一通道6的左端开口和所述第二通道7的右端开口分别为所述进气通道的左端开口和右端开口；所述出气通道由第三通道8和第四通道9组成，所述第三通道8为水平设置的圆台形，且其左端开口小于右端开口，所述第四通道9为圆柱形，所述第三通道8的左端开口与所述第四通道9的右端开口连通，且所述第四通道9的半径等于所述第三通道8左端开口的半径，所述第四通道9的左端开口和所述第三通道8的右端开口分别为所述进气通道的左端开口和右端开口；所述引射器1的内部空腔为水平设置的圆柱状，所述进气接头2的右端同轴具有一圆筒形的第一缺口10，所述出气接头3的左端设有一与所述第三通道8同轴设置的喇叭形的第二缺口11，所述第一缺口10的左端与所述第二缺口11的右端连通，所述第一缺口10和第二缺口11构成所述混合腔；所述第一缺口10的侧壁的右端向内收缩。

上述实施例中，在质子交换膜燃料电池PEMFC中，氢气存储在高压储氢瓶中，从高压储氢瓶中出来的氢气具有很高的压力，本引射回流装置可以将储氢瓶中出来的高压力低流速氢气通过工作喷嘴进行减压增速，在喷嘴出口处达到超高速，当带有一定动能的喷射气体喷嘴喷出时，与周围被喷射的气体进行能量交换，从而带动气体向前流动，两种气体在引射器1内部混合，在有限的内腔空间中，当前面的气体被推向前流动时，后面的气体变得稀少而使压力下降，即在吸入管出口附近和混合腔入口段的一定范围内，造成一定负压，促使被喷射气体不断被吸入混合室内，又不断被喷射带走；

具体的，从储氢瓶中出来的高压力低流速氢气通过进气接头2的进气通道，依次穿过第一通道6和第二通道7，并在第二通道7的右端达到超高速，并进入到混合腔内，当带有一定动能的喷射气体从第二通道7的右端喷出时，与混合腔内的气体进行能量交换，从而带动混合腔内的气体进向右流动，两种气体在混合腔内混合，在有限的空间中，当右侧的气体被推向右方移动并通过出气通道排出混合腔后，混合腔左侧的气体变得稀少而使压力下降，即在进气通道的右端开口和出气通道左端开口处的一定范围内，造成一定负压，促使回流接头4回流的气体不断被吸入引射器1内部中，又不断被出气接头3带走。

所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述回流接头4内部为圆柱状，且其下端开口的面积小于其上端开口面积。

所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置中，所述进气接头2和出气接头3上均套设有法兰盘，两个所述法兰盘分别与所述引射器1的左右两端连接，所述引射器1的左右两端与对应的所述法兰盘之间均设有O型密封圈12。

该实施例中，通过设置O型密封圈12使得进气接头2和出气接头3与对应的法兰盘之间的连接更加紧密，密闭性更强。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其特征在于，包括引射器(1)、进气接头(2)、出气接头(3)和回流接头(4)，所述引射器(1)内部中空且左右两端开口，所述进气接头(2)的右端和所述出气接头(3)的左端分别水平伸入所述引射器(1)的左右两端开口中，以使所述引射器(1)、进气接头(2)和出气接头(3)之间形成密闭的混合腔，所述进气接头(2)和出气接头(3)均分别设有水平贯穿其的进气通道和出气通道，所述进气通道的右端和所述出气通道的左端分别与所述混合腔连通，所述引射器(1)的上端中部开有与所述混合腔连通的连接口(5)，所述回流接头(4)竖直设置，其下端伸入所述连接口(5)内并与所述混合腔连通。

2.如权利要求1所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其特征在于，所述进气通道由第一通道(6)和第二通道(7)组成，所述第一通道(6)为水平设置的圆台形，且其左端开口大于右端开口，所述第二通道(7)为圆柱形，所述第一通道(6)的右端开口与所述第二通道(7)的左端开口连通，且所述第二通道(7)的半径小于所述第一通道(6)右端开口的半径，所述第一通道(6)的左端开口和所述第二通道(7)的右端开口分别为所述进气通道的左端开口和右端开口。

3.如权利要求2所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其特征在于，所述出气通道由第三通道(8)和第四通道(9)组成，所述第三通道(8)为水平设置的圆台形，且其左端开口小于右端开口，所述第四通道(9)为圆柱形，所述第三通道(8)的左端开口与所述第四通道(9)的右端开口连通，且所述第四通道(9)的半径等于所述第三通道(8)左端开口的半径，所述第四通道(9)的左端开口和所述第三通道(8)的右端开口分别为所述进气通道的左端开口和右端开口。

4.如权利要求3所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其特征在于，所述引射器(1)的内部空腔为水平设置的圆柱状，所述进气接头(2)的右端同轴具有一圆筒形的第一缺口(10)，所述出气接头(3)的左端设有一与所述第三通道(8)同轴设置的喇叭形的第二缺口(11)，所述第一缺口(10)的左端与所述第二缺口(11)的右端连通，所述第一缺口(10)和第二缺口(11)构成所述混合腔。

5.如权利要求4所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其特征在于，所述第一缺口(10)的侧壁的右端向内收缩。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其特征在于，所述回流接头(4)内部为圆柱状，且其下端开口的面积小于其上端开口面积。

7.如权利要求1-5任一项所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其特征在于，所述进气接头(2)和出气接头(3)上均套设有法兰盘，两个所述法兰盘分别与所述引射器(1)的左右两端连接。

8.如权利要求7所述的一种用于燃料电池氢气循环的引射回流装置，其特征在于，所述引射器(1)的左右两端与对应的所述法兰盘之间均设有O型密封圈(12)。

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