CN211062794U - 一种燃料电池供氢回氢引射器装置及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池供氢回氢引射器装置及燃料电池系统，燃料电池供氢回氢引射器装置包括引射器(6)和水汽分离器(7)，氢气从引射器(6)的入口端进入，从引射器(6)的出口端输出为电堆模块(300)供应氢气，水汽分离器(7)设置回氢入口端(71)用于连接电堆模块(300)的回氢输出口，水汽分离器(7)的回氢出口端(72)连接引射器(6)的回氢引射口(32)，电堆模块(300)的回氢输出口排出的混合气体经过水汽分离器(7)处理分离出水后进入到引射器(6)的回氢引射口(32)，水汽分离器(7)设置水汽排出口用于排出水，它通过水汽分离器分离混合气体的水分后，降低被引射混合气体的质量，解决了低功率回氢要求，集成度高，安装简便。

Description

一种燃料电池供氢回氢引射器装置及燃料电池系统

技术领域：

本实用新型涉及一种燃料电池供氢回氢引射器装置及燃料电池系统。

背景技术：

随着我国国民经济的持续增长，人民生活水平的不断提高，汽车已经成为人们出行的必备工具，随着我国多个城市雾霾化的增加，让人们意识到发展新能源已经刻不容缓，新能源汽车被认为是能源转型的重要环节，而质子交换膜燃料电池汽车被认为目前新能源汽车产电量最为成熟的代表。它是以氢气与空气中的氧气发生化学反应产生电能，从而推动汽车前进，它具有结构简单、对大气没有污染、节能高效等一系列优点。燃料电池汽车基本不产生二氧化碳，作为新一代新能源汽车，系统的优化及关键零部件的设计与开发能够让燃料电池动力系统寿命更长久，尾排氢气量更少，尾排氢气量可能危害人的生命健康。

现有的燃料电池系统中，绝大部分采用隔膜式氢气循环泵，将反应剩余的气体循环到进气端。该种泵为主动增压式，结构复杂，成本高，耗能高，维护不方便。也有部分氢燃料电池采用引射器作为氢气循环装置，引射器不需要额外增加功耗，但是没有有效解决低功率阶段的回氢问题，集成度低、适用范围小，生产制造工艺性差，使用效果并不理想。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种燃料电池供氢回氢引射器装置及燃料电池系统，解决现有技术中引射器的低功率阶段的回氢效率差的技术问题。

本实用新型的进一步目的是提供一种燃料电池供氢回氢引射器装置及燃料电池系统，解决现有技术引射器与整个氢气回路集成度低、适用范围小，生产制造工艺性差，使用效果并不理想的技术问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种燃料电池供氢回氢引射器装置，包括引射器和水汽分离器，氢气从引射器的入口端进入，从引射器的出口端输出为电堆模块供应氢气，水汽分离器设置回氢入口端用于连接电堆模块的回氢输出口，水汽分离器的回氢出口端连接引射器的回氢引射口，电堆模块的回氢输出口排出的混合气体经过水汽分离器处理分离出水后进入到引射器的回氢引射口，水汽分离器设置水汽排出口用于排出水。

上述的燃料电池供氢回氢引射器装置还包括截止阀、比例阀和泄压阀，高压氢气经过截止阀、比例阀、引射器、泄压阀然后连接到电堆模块的氢气输入口。

上述的截止阀、比例阀、引射器、泄压阀和水汽分离器集成安装在一个集块上。

上述在比例阀与引射器之间安装第一压力传感器，在引射器与电堆模块之间安装第二压力传感器，第一压力传感器、第二压力传感器都安装在集块上。

上述的引射器安装在集块内部，截止阀、比例阀、泄压阀和水汽分离器安装在集块外面并通过集块内部开设的管道连通。

上述引射器包括喷嘴、混合室、内密封圈和紧固螺钉，所述的集块中间挖出圆筒形的空腔，喷嘴和混合室分别套装在圆筒形的空腔的两端；混合室与集块之间用内密封圈密封，喷嘴与集块之间用内密封圈密封，紧固螺钉将喷嘴、混合室安装固定在集块上，在集块壁面上开有回氢引射口作为被引流氢气的入口，喷嘴中间设置第一流道作为高压氢气流体的通道，喷嘴一端设置高压流体入口，喷嘴另一端是高压喷射口，混合室设置混合段流道和扩张段流道，高压喷射口喷射出来的高压氢气流体与回氢引射口流入的被引流氢气在混合段流道混合，并经过扩张段流道后引射出去。

上述的喷嘴包括第一圆筒部和与第一圆筒部相连接的喷射部，第一圆筒部的外表面与集块的内表面配合嵌套，在第一圆筒部的外表面与集块的空腔31内表面之间设置内密封圈进行密封；第一圆筒部的一端设置第一法兰翻边，在第一法兰翻边上设置若干第一安装孔，在圆筒形的空腔的前端面上设置若干个第一螺孔，第一安装孔与第一螺孔位置对应，紧固螺钉穿过第一安装孔旋进第一螺孔将喷嘴安装在集块上；喷射部是一个圆锥体；第一圆筒部的外表面设置至少一条第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内安装有内密封圈；混合室包括第二圆筒部，所述第二圆筒部的两端分别开设有混合段入口和扩张段出口，在第二圆筒部的外表面与集块的空腔内表面之间设置内密封圈进行密封；所述第二圆筒部的一端设置有第二法兰翻边，所述第二法兰翻边上设置若干第二安装孔，所述圆筒形的空腔的后端面上设置多干第二螺孔，所述第二安装孔与第二螺孔位置对应，通过紧固螺钉穿过第二安装孔旋进第二螺孔将混合室安装在集块上；所述第二圆筒部的外表面上设置至少一条第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内安装有内密封圈。

上述的集块两侧设置安装支架，集块的底面安装电发热器。

一种燃料电池系统，包括电堆模块、电气控制组件和氢气路系统，所述的电堆模块由若干个燃料电池单体由下至上堆叠而成，氢气路系统为电堆模块提供氢气，其特征在于：所述的氢气路系统包括燃料电池供氢回氢引射器装置，所述的燃料电池供氢回氢引射器装置是上述所述的燃料电池供氢回氢引射器装置，引射器的出口端输出为电堆模块供应氢气，水汽分离器设置回氢入口端用于连接电堆模块的回氢输出口，水汽分离器的回氢出口端连接引射器的回氢引射口，电堆模块的回氢输出口排出的气体经过水汽分离器处理分离出水后进入到引射器的回氢引射口，然后再输出到引射器的出口端，水汽分离器设置水汽排出口用于排出水。

上述的电堆模块的回氢输出口的低位通过吹扫管路连接吹扫阀的入口，水汽分离器的水汽排出口也通过管道连接到吹扫阀的入口。

上述在比例阀与引射器之间安装第一压力传感器，在引射器与电堆模块之间安装第二压力传感器，在电堆模块的氢气排出口与水汽分离器之间安装第三压力传感器，第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器的信号输出端连接电气控制组件。

本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：

1)本实用新型的燃料电池供氢回氢引射器装置及燃料电池系统，供氢回氢引射器装置包括引射器和和水汽分离器，氢气从引射器的入口端进入，从引射器的出口端输出为电堆模块供应氢气，水汽分离器设置回氢入口端用于连接电堆模块的回氢输出口，水汽分离器的回氢出口端连接引射器的回氢引射口，电堆模块的回氢输出口排出的气体经过水汽分离器处理分离出水后进入到引射器的回氢引射口，然后再输出到引射器的出口端，水汽分离器设置水汽排出口用于排出水。采用具有水汽分离功能的单引射器一体化设计，通过水汽分离器分离混合气体的水分后，降低被引射混合气体的质量，解决了低功率回氢要求，集成度高，安装简便。

2)其它优点在具体实施例中作详细说明。

附图说明：

图1是实用新型实施例一的方框示意图；

图2是实用新型实施例一的一个角度的立体图；

图3是实用新型实施例一的另一个角度的立体图；

图4是实用新型实施例一的俯视图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是图5的C-C剖视图；

图7是图4的B-B剖视图。

图8是本实用新型实施例一的引射器中喷嘴的结构示意图；

图9是实用新型实施例一的引射器中混合室的结构示意图；

图10是实用新型实施例一的引射器省略集块后的分解示意图；

图11是实用新型实施例一的引射器原理剖视图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一：

如图1至图11所示，本实施例提供一种燃料电池供氢回氢引射器装置，包括引射器6和水汽分离器7，氢气从引射器7的入口端进入，从引射器7的出口端输出为电堆模块300供应氢气，水汽分离器7设置回氢入口端71用于连接电堆模块300的回氢输出口，水汽分离器7的回氢出口端72连接引射器6的回氢引射口32，电堆模块300的回氢输出口排出的气体经过水汽分离器7处理分离出水后进入到引射器6的回氢引射口32，水汽分离器7设置水汽排出口用于排出水。采用具有水汽分离功能的单引射器一体化设计，通过水汽分离器7分离混合气体的水分后，降低被引射混合气体的质量，解决了低功率回氢要求，集成度高，安装简便，降低制造成本。

上述的燃料电池供氢回氢引射器装置还包括截止阀9、比例阀8和泄压阀 10，高压氢气经过截止阀9、比例阀8、引射器6、泄压阀10然后连接到电堆模块300的氢气输入口，功能完善。

上述的截止阀9、比例阀8、引射器6、泄压阀10和水汽分离器7集成安装在一个集块100上，结构紧凑，集成度高，体积小，安装简便。

上述集块100上设置有高压氢气入口101，高压氢气入口101通过集块100 内部挖出的管道依次与截止阀9、比例阀8、引射器6、泄压阀10连通，水汽分离器7也通过集块100内部挖出的管道连通引射器6的回氢引射口32，集块100 上设置排水口103，水汽分离器7设置水汽排出口通过集块100内部挖出的管道与排水口103连通。结构紧凑，集成度高，体积小，安装简便。

上述在比例阀8与引射器6之间安装第一压力传感器11a，在引射器6与电堆模块300之间安装第二压力传感器11b，第一压力传感器11a、第二压力传感器11b都安装在集块100上。结构紧凑，集成度高。

上述的引射器6安装在集块100内部，截止阀9、比例阀8、泄压阀10和水汽分离器7安装在集块100外面并通过集块100内部开设的管道连接，布局合理，安装方便。

上述引射器6包括喷嘴1、混合室2、内密封圈4和紧固螺钉5，所述的集块100中间挖出圆筒形的空腔31，喷嘴1和混合室2分别套装在圆筒形的空腔 31的两端；混合室2与集块100之间用内密封圈4密封，喷嘴1与集块100之间用内密封圈4密封，紧固螺钉5将喷嘴1、混合室2安装固定在集块100上，在集块100壁面上开有回氢引射口32作为被引流氢气的入口，喷嘴1中间设置第一流道11作为高压氢气流体的通道，喷嘴1一端设置高压流体入口12，喷嘴 1另一端是高压喷射口13，混合室2设置混合段流道21和扩张段流道22，高压喷射口13喷射出来的高压氢气流体与回氢引射口32流入的被引流氢气在混合段流道21混合，并经过扩张段流道22后引射出去。引射器6的结构更加简化，体积小，集成度高，成本低，加工简单。

上述的喷嘴1包括第一圆筒部14和与第一圆筒部14相连接的喷射部15，第一圆筒部14的外表面与集块100的内表面配合嵌套，在第一圆筒部14的外表面与集块100的空腔31内表面之间设置内密封圈4进行密封；第一圆筒部14 的一端设置第一法兰翻边16，在第一法兰翻边16上设置若干第一安装孔17，在圆筒形的空腔31的前端面上设置若干个第一螺孔33，第一安装孔17与第一螺孔33位置对应，紧固螺钉5穿过第一安装孔旋进第一螺孔33将喷嘴1安装在集块100上；喷射部15是一个圆锥体；第一圆筒部14的外表面设置至少一条第一环形凹槽141，所述第一环形凹槽141内安装有内密封圈4；混合室2包括第二圆筒部23，所述第二圆筒部23的两端分别开设有混合段入口232和扩张段出口233，在第二圆筒部23的外表面与集块100的空腔31内表面之间设置内密封圈4进行密封；所述第二圆筒部23的一端设置有第二法兰翻边24，所述第二法兰翻边24上设置若干第二安装孔25，所述圆筒形的空腔31的后端面上设置多干第二螺孔34，所述第二安装孔25与第二螺孔34位置对应，通过紧固螺钉5穿过第二安装孔25旋进第二螺孔34将混合室安装在集块100上；所述第二圆筒部23的外表面上设置至少一条第二环形凹槽231，所述第二环形凹槽231 内安装有内密封圈4。零件结构简单，安装容易，密封性好。

上述的集块100两侧设置安装支架102，集块100的底面安装电发热器104，电发热器104便于实现冷启动的要求。

实施例二：

一种燃料电池系统，包括电堆模块、电气控制组件和氢气路系统，所述的电堆模块由若干个燃料电池单体由下至上堆叠而成，氢气路系统为电堆模块提供氢气，其特征在于：所述的氢气路系统包括燃料电池供氢回氢引射器装置，所述的燃料电池供氢回氢引射器装置是实施例一所述的燃料电池供氢回氢引射器装置，引射器的出口端输出为电堆模块供应氢气，水汽分离器设置回氢入口端用于连接电堆模块的回氢输出口，水汽分离器的回氢出口端连接引射器的回氢引射口，电堆模块的回氢输出口排出的气体经过水汽分离器处理分离出水后进入到引射器的回氢引射口，然后再输出到引射器的出口端，水汽分离器设置水汽排出口用于排出水。采用具有水汽分离功能的单引射器一体化设计，通过水汽分离器分离混合气体的水分后，降低被引射混合气体的质量，解决了低功率回氢要求，集成度高，安装简便。

上述的电堆模块的回氢输出口的低位通过吹扫管路连接吹扫阀的入口，水汽分离器的水汽排出口也通过管道连接到吹扫阀的入口。结构简化布局合理，成本更低。

上述的在比例阀与引射器之间安装第一压力传感器，在引射器与电堆模块之间安装第二压力传感器，在电堆模块的氢气排出口与水汽分离器之间安装第三压力传感器，第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器的信号输出端连接电气控制组件。集成度高，结构紧凑。

以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种燃料电池供氢回氢引射器装置，其特征在于：它包括引射器(6)和水汽分离器(7)，氢气从引射器(6)的入口端进入，从引射器(6)的出口端输出为电堆模块(300)供应氢气，水汽分离器(7)设置回氢入口端(71)用于连接电堆模块(300)的回氢输出口，水汽分离器(7)的回氢出口端(72)连接引射器(6)的回氢引射口(32)，电堆模块(300)的回氢输出口排出的混合气体经过水汽分离器(7)处理分离出水后进入到引射器(6)的回氢引射口(32)，水汽分离器(7)设置水汽排出口用于排出水。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池供氢回氢引射器装置，其特征在于：它还包括截止阀(9)、比例阀(8)和泄压阀(10)，高压氢气经过截止阀(9)、比例阀(8)、引射器(6)、泄压阀(10)然后连接到电堆模块(300)的氢气输入口。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池供氢回氢引射器装置，其特征在于：截止阀(9)、比例阀(8)、引射器(6)、泄压阀(10)和水汽分离器(7)集成安装在一个集块(100)上。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池供氢回氢引射器装置，其特征在于：在比例阀(8)与引射器(6)之间安装第一压力传感器(11a)，在引射器(6)与电堆模块(300)之间安装第二压力传感器(11b)，第一压力传感器(11a)、第二压力传感器(11b)都安装在集块(100)上。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池供氢回氢引射器装置，其特征在于：引射器(6)安装在集块(100)内部，截止阀(9)、比例阀(8)、泄压阀(10)和水汽分离器(7)安装在集块(100)外面并通过集块(100)内部开设的管道连通。

6.根据权利要求3或4或5所述的一种燃料电池供氢回氢引射器装置，其特征在于：引射器(6)包括喷嘴(1)、混合室(2)、内密封圈(4)和紧固螺钉(5)，所述的集块(100)中间挖出圆筒形的空腔(31)，喷嘴(1)和混合室(2)分别套装在圆筒形的空腔(31)的两端；混合室(2)与集块(100) 之间用内密封圈(4)密封，喷嘴(1)与集块(100)之间用内密封圈(4)密封，紧固螺钉(5)将喷嘴(1)、混合室(2)安装固定在集块(100)上，在集块(100)壁面上开有回氢引射口(32)作为被引流氢气的入口，喷嘴(1)中间设置第一流道(11)作为高压氢气流体的通道，喷嘴(1)一端设置高压流体入口(12)，喷嘴(1)另一端是高压喷射口(13)，混合室(2)设置混合段流道(21)和扩张段流道(22)，高压喷射口(13)喷射出来的高压氢气流体与回氢引射口(32)流入的被引流氢气在混合段流道(21)混合，并经过扩张段流道(22)后引射出去。

7.根据权利要求6所述的一种燃料电池供氢回氢引射器装置，其特征在于：喷嘴(1)包括第一圆筒部(14)和与第一圆筒部(14)相连接的喷射部(15)，第一圆筒部(14)的外表面与集块(100)的内表面配合嵌套，在第一圆筒部(14)的外表面与集块(100)的空腔(31)内表面之间设置内密封圈(4)进行密封；第一圆筒部(14)的一端设置第一法兰翻边(16)，在第一法兰翻边(16)上设置若干第一安装孔(17)，在圆筒形的空腔(31)的前端面上设置若干个第一螺孔(33)，第一安装孔(17)与第一螺孔(33)位置对应，紧固螺钉(5)穿过第一安装孔旋进第一螺孔(33)将喷嘴(1)安装在集块(100)上；喷射部(15)是一个圆锥体；第一圆筒部(14)的外表面设置至少一条第一环形凹槽(141)，所述第一环形凹槽(141)内安装有内密封圈(4)；混合室(2)包括第二圆筒部(23)，所述第二圆筒部(23)的两端分别开设有混合段入口(232)和扩张段出口(233)，在第二圆筒部(23)的外表面与集块(100)的空腔(31)内表面之间设置内密封圈(4)进行密封；所述第二圆筒部(23)的一端设置有第二法兰翻边(24)，所述第二法兰翻边(24)上设置若干第二安装孔(25)，所述圆筒形的空腔(31)的后端面上设置多干第二螺孔(34)，所述第二安装孔(25)与第二螺孔(34)位置对应，通过紧固螺钉(5)穿过第二安装孔(25)旋进第二螺孔(34)将混合室安装在集块(100)上；所述第二圆筒部(23)的外表面上设置至少一条第二环形凹槽(231)，所述第二环形凹槽(231)内安装有内密封圈(4)。

8.根据权利要求7所述的一种燃料电池供氢回氢引射器装置，其特征在于：集块(100)两侧设置安装支架(102)，集块(100)的底面安装电发热器(104)。

9.一种燃料电池系统，包括电堆模块、电气控制组件和氢气路系统，所述的电堆模块由若干个燃料电池单体由下至上堆叠而成，氢气路系统为电堆模块提供氢气，其特征在于：所述的氢气路系统包括燃料电池供氢回氢引射器装置，所述的燃料电池供氢回氢引射器装置是权利要求1至8任意一项所述的燃料电池供氢回氢引射器装置，引射器的出口端输出为电堆模块供应氢气，水汽分离器设置回氢入口端用于连接电堆模块的回氢输出口，水汽分离器的回氢出口端连接引射器的回氢引射口，电堆模块的回氢输出口排出的气体经过水汽分离器处理分离出水后进入到引射器的回氢引射口，然后再输出到引射器的出口端，水汽分离器设置水汽排出口用于排出水。

10.根据权利要求9所述的一种燃料电池系统，其特征在于：电堆模块的回氢输出口的低位通过吹扫管路连接吹扫阀的入口，水汽分离器的水汽排出口也通过管道连接到吹扫阀的入口。

11.根据权利要求10所述的一种燃料电池系统，其特征在于：在比例阀与引射器之间安装第一压力传感器，在引射器与电堆模块之间安装第二压力传感器，在电堆模块的氢气排出口与水汽分离器之间安装第三压力传感器，第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器的信号输出端连接电气控制组件。

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