CN113431712A - 一种新能源汽车的电堆喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新能源汽车的电堆喷射系统，包括高压氢气源、电堆，高压氢气源的氢气进入电堆发生化学反应，其特征在于，还包括回流装置和稳压器，所述回流装置包括背压装置、水气分离装置和引射器，所述引射器的第一入口连接高压氢气源、第二入口连接水气分离装置、引射出口通过所述稳压器连接高压氢气源；电堆内的余量氢气经过背压装置、水气分离装置被引射回电堆内。本发明在电堆的前侧设置膨胀罐，当系统在通过加大前置气压或保证吸附气压，使得在恶劣工况下，都不影响气流引射器的正常工作。

Description

一种新能源汽车的电堆喷射系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，更具体地说，是涉及新能源汽车的电堆喷射系统。
背景技术
随着如今绿色环保的生活理念逐渐深入人心，越来越多的人开始选择新能源汽车，特别是氢发动机汽车，由于氢发动机使用的燃料是气体氢，排放出的是纯净水，其具有无污染、零排放、储量丰富等优势，氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交通工具。如中国发明专利CN202011502442.8公开的一种燃料电池阳极氢气循环系统及其控制方法，该发明的燃料一种带压力装置的电池阳极氢气循环系统包括氢气罐、引射器、燃料电池和缓冲罐，所述氢气罐、引射器、燃料电池和缓冲罐通过氢气管依次相连，所述氢气罐、引射器之间的氢气管上设有第一电磁阀，所述缓冲罐和所述引射器之间还设有一氢气支管，所述氢气支管两端分别连接与所述缓冲罐和所述引射器上。但是，该发明专利的循环系统内并没有设置压力保证装置，导致在使用环境不同的情况下，会影响氢气的负压吸附能力，例如在恶劣的工况下，可能会出现压力不足，副循环路线内部的氢气，无法正常回流。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源汽车的电堆喷射系统，主要针对工况不同的情况下，通过加大前置气压或者保证吸附气压，使得在恶劣工况下，都不影响气流引射器的正常工作，从而克服现有技术的不足。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种新能源汽车的电堆喷射系统，包括高压氢气源、电堆，高压氢气源的氢气进入电堆发生化学反应，其特征在于，还包括回流装置和稳压器，所述回流装置包括背压装置、水气分离装置和引射器，所述引射器的第一入口连接高压氢气源、第二入口连接水气分离装置、引射出口通过所述稳压器连接高压氢气源；电堆内的余量氢气经过背压装置、水气分离装置被引射回电堆内。
还包括压力调节装置、质量流量计，所述压力调节装置、质量流量计连接在高压氢气源与引射器之间。
所述稳压器是膨胀罐。
所述电堆与引射器之间设置单向阀。
本发明的有益效果是：
本发明在电堆的前侧设置膨胀罐，当系统在通过加大前置气压或保证吸附气压，使得在恶劣工况下，都不影响气流引射器的正常工作。
本发明设置有循环的回收路线，使PEMFC电堆内部未完全分解的氢气通过背压装置、水气分离器，回到引射器，再通过加温加湿装置，再次到达PEMFC电堆内重新分解，达到氢气的完全利用，避免浪费资源，节约使用成本。
附图说明
图1为本发明的引射回流装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，而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。除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接。也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
参见图1所示，本发明公开的新能源汽车的电堆喷射系统，包括电堆反应路线、氢气引射路线，所述电堆反应路线：高压氢气源1——压力调节装置2——质量流量计3——引射器4——加温加湿装置5——膨胀罐11——PEMFC电堆10。
压力调节装置2用于调节压力的大小，质量流量计3可以测量并控制氢气进入电堆反应路线的流量，加温加湿装置5的作用是可以增加氢气的湿度与温度。
氢气由高压氢气源1输出，依次通过压力调节装置2、质量流量计3、引射器4、加温加湿装置5，最后到达PEMFC电堆10内部与氧气在电堆内发生化学反应，至此，完成电堆的启动工作。
未参加反应的氢气从氢气引射路线重新回到电堆反应路线。所述氢气引射路线：PEMFC电堆10——背压装置6——水气分离装置7——引射器4——加温加湿装置5——PEMFC电堆10。背压装置6用于实现电池的背压调节，水气分离装置7的作用是筛选剩余物质，将水和未反应的氢气分开，防止水分进入电堆反应路线。电堆反应后的剩余物质通过背压装置6后，到达水气分离器7，水气分离器7内部将水与气体分开，多余的氧气经排气阀8排出，多余的水经排水阀9排出，未完全分解的氢气回到引射器4，再通过加温加湿装置5，再次到达PEMFC电堆10内参与反应。
膨胀罐11可以根据使用情况，加大前置气压或保证吸附气压，使的在恶劣工况下，都不影响气流引射器的正常工作。
在燃料电池中，氢气作为能量的载体，其稳定有效的供给与电堆的输出功率密切相关。当电堆处于低负荷区时，由于氢气供应过量，导致氢气浪费，有效利用率低；而在高负荷区时，由于氢气需求量较大，将会出现氢气供应不足，并最终导致燃料饥饿，功率输出不足，严重影响整个系统的工作性能。为此，需要研发一种高效的氢气供给循环系统，与燃料电池电堆进行系统集成匹配，在不消耗额外功率的情况下可实现气体的回收以及增压，提升燃料利用率以及燃料电池效率。
膨胀罐的罐体内置有气囊，气囊和罐体通过法兰盘连接。在气囊与罐体之间预充一定压力的氮气，这样当膨胀罐装在系统上工作时，当系统工作压力异常，压力升高大于膨胀罐内部预充氮气压力时，系统氢气就会进入膨胀罐内，吸收压力波动，避免系统气压过高而导致过多氢气进入电堆；当系统压力降低小于膨胀罐内氮气压力时，膨胀罐内那部分氢气会在氮气压力的作用下挤出，补回到系统，维持系统压力不会降低太多。通过膨胀罐，自动调节和平衡系统的压力波动，使系统始终稳定运行。
作为进一步的改进，为了防止氢气回流，在电堆10与背压装置6之间设置单向阀（图未示），使余量氢气只能从电堆往引射器4方向流动，不能倒流回电堆。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种新能源汽车的电堆喷射系统，包括高压氢气源、电堆，高压氢气源的氢气进入电堆发生化学反应，其特征在于，还包括回流装置和稳压器，所述回流装置包括背压装置、水气分离装置和引射器，所述引射器的第一入口连接高压氢气源、第二入口连接水气分离装置、引射出口通过所述稳压器连接高压氢气源；电堆内的余量氢气经过背压装置、水气分离装置被引射回电堆内。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车的电堆喷射系统，其特征在于，还包括压力调节装置、质量流量计，所述压力调节装置、质量流量计连接在高压氢气源与引射器之间。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车的电堆喷射系统，其特征在于，所述稳压器是膨胀罐。
4.根据权利要求1或2或3所述的新能源汽车的电堆喷射系统，其特征在于，所述电堆与引射器之间设置单向阀。
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