CN215834559U - 引射器及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及引射器及燃料电池系统，以缓解现有技术中存在的当外界温度较低时引射器内表面易发生冻结现象导致引射器流道发生改变，从而影响引射器工作性能的问题。引射器包括：喷射部和接收室，喷射部伸入接收室内与接收室连通，接收室的内壁向轴线方向延伸形成混合腔，混合腔的外壁连接有加热装置，加热装置用于对混合腔进行加热。本实用新型提供的技术方案使得引射器的内表面不会发生冻结现象，保证了引射器的正常工作，燃料电池系统能够完成阳极氢气循环的正常运转。

Description

引射器及燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及引射器及燃料电池系统。

背景技术

在燃料电池系统中，阳极氢气循环是必不可少的一部分，阳极氢气循环既能有效防止电堆内部水淹，又能减少氢气排放次数，提高氢气的利用率。燃料电池系统正常工作状态下，如图1所示，从高压氢气瓶10供应的主路气体和从电堆5尾部经过气液分离器7分离水份后循环回来的氢气、水蒸气、氮气组成的循环气体会在引射器2的混合腔内混合，混合气体再经过扩散腔增压，最终重新进入电堆5参与反应。

然而在外界温度较低的情况下，由高压氢气瓶供应的主路气体的温度也较低，会使循环气体中的水蒸气冷凝析出，甚至在引射器的内表面,比如喷嘴外围、混合腔等部位发生结冰结霜的现象，导致引射器流道发生改变，从而影响引射器的工作性能。

由于引射器是机械部件，无法进行直接控制，因而很难有效遏制冻结现象的发生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种引射器及燃料电池系统，以缓解现有技术中存在的当外界温度较低时引射器内表面易发生冻结现象导致引射器流道发生改变，从而影响引射器工作性能的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

第一方面，本实用新型提供了一种引射器，包括喷射部和接收室，所述喷射部伸入所述接收室内与所述接收室连通，所述接收室的内壁向轴线方向延伸形成混合腔，所述混合腔的外壁连接有加热装置，所述加热装置用于对所述混合腔进行加热。

更进一步地，所述加热装置包括加热线圈，所述加热线圈绕接于所述混合腔的外壁。

更进一步地，所述加热线圈包括多根分线圈，多根所述分线圈首尾相接，且绕接于所述混合腔的外壁。

更进一步地，所述加热线圈通过引线外接有加热电源。

更进一步地，还包括测温装置，所述测温装置连接于所述混合腔的外壁，用于监测所述混合腔的实时温度。

更进一步地，所述测温装置包括热电偶，所述热电偶贴设于所述加热线圈与所述混合腔的外壁之间。

更进一步地，所述喷射部的内壁向轴线方向延伸形成喷嘴，所述喷嘴伸入所述接收室内且正对所述混合腔，主路气体自所述喷嘴进入所述混合腔。

更进一步地，所述接收室的侧壁开设有循环气体入口，循环气体自所述循环气体入口进入所述接收室。

更进一步地，所述混合腔远离所述喷射部一侧的内壁向远离轴线的方向延伸形成扩散腔。

第二方面，本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括第一方面述及的引射器。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

由于本实用新型第一方面提供了一种引射器，包括：喷射部和接收室，所述喷射部伸入所述接收室内与所述接收室连通，所述接收室的内壁向轴线方向延伸形成混合腔，所述混合腔的外壁连接有加热装置，所述加热装置用于对所述混合腔进行加热。

高压氢气瓶供应的主路气体从喷射部进入接收室，电堆尾部循环回来的氢气、水蒸气、氮气组成的循环气体在引射器的混合腔内与主路气体混合。由于混合腔的外壁连接有加热装置，当外界温度较低的情况下启动加热装置对混合腔进行加热，这样引射器的内表面就不会发生冻结现象，因而保证了引射器的正常工作。

本实用新型的第二方面提供了一种燃料电池系统，包括第一方面述及的引射器，引射器在外界温度较低的情况下能够正常工作，使得燃料电池系统能够完成阳极氢气循环正常运转。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的燃料电池系统阳极氢气循环的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的引射器的结构示意图。

图标：

1-比例阀；2-引射器；3-进堆压力传感器；4-入堆温度传感器；

5-电堆；6-出堆压力传感器；7-气液分离器；8-排气阀；

9-排水阀；10-高压氢气瓶；210-喷射部；211-喷嘴；

220-接收室；221-混合腔；222-扩散腔；223-循环气体入口；

230-加热装置；231-加热线圈；2311-分线圈；240-测温装置；

241-热电偶。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步的定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，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实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。其中，图1为本实用新型实施例提供的燃料电池系统阳极氢气循环的示意图；图2为本实用新型实施例提供的引射器的结构示意图。

实施例一

外界温度较低的情况下，引射器内表面易发生冻结现象导致引射器流道发生改变，从而影响引射器的工作性能。

目前市场上主要是通过以下两种方法来防止此现象的发生：方案一是使用循环泵，利用转矩强行破冰；方案二是通过水路给电堆慢慢加热，再通过电堆散出的热量给引射器加热。

尽管两种方案在技术上来说都是可行的，但是方案一是通过增大电流的方法来增大转矩，从而实现破冰的，这一方面增加了系统功耗，另一方面可能会导致循环泵转子卡死、局部受损等现象产生。方案二则是被动地等待水热管理系统加热电堆，再通过电堆的启动发热来加热气体，通过气体在管道内流动被慢慢加热，整体耗费时间长，启动要求较高的情况下无法满足要求。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种引射器，包括喷射部210和接收室220，喷射部210伸入接收室220内与接收室220连通，接收室220的内壁向轴线方向延伸形成混合腔221，混合腔221的外壁连接有加热装置230，加热装置230用于对混合腔221进行加热。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

高压氢气瓶10供应的主路气体从喷射部210进入接收室220，电堆5尾部循环回来的氢气、水蒸气、氮气组成的循环气体在引射器2的混合腔221内与主路气体混合。由于混合腔221的外壁连接有加热装置230，当外界温度较低的情况下启动加热装置230对混合腔221进行加热，这样引射器的内表面就不会发生冻结现象，因而保证了引射器的正常工作。

关于加热装置230的结构组成及其布置方式，说明如下：

请参见图2，加热装置230包括加热线圈231，加热线圈231绕接于混合腔221的外壁。

加热线圈231缠绕于混合腔221的外壁使得在启动后迅速对混合腔221进行加热，以避免循环气体中的水蒸气冷凝析出而导致引射器内表面发生冻结现象。

具体的，请参见图2，加热线圈231包括多根分线圈2311，多根分线圈2311首尾相接，且绕接于混合腔221的外壁。

多根分线圈2311首尾相接沿长度方向绕接于混合腔221的外壁，能够在加热时使混合腔221受热均匀，确保混合腔221不会发生结冰结霜的现象。

进一步的，加热线圈231通过引线外接有加热电源。

加热电源能够通过对加热线圈231的通断电来控制加热线圈231的启动与停止，以使得混合腔221温度保持在一定的范围内。

本实施例的可选方式中，引射器还包括测温装置240，测温装置240连接于混合腔221的外壁，用于监测混合腔221的实时温度。

测温装置240能够实时监测混合腔221的温度，当温度低于引射器内部刚好不结冰的临界温度时，测温装置240将信号传递至加热电源，启动加热线圈231对混合腔221进行加热。当温度高于电堆入口所允许的最大温度值时，断开加热电源，加热线圈231停止加热，确保燃料电池系统的工作安全。

具体的，测温装置240包括热电偶241，热电偶241贴设于加热线圈231与混合腔221的外壁之间。

当然，测温装置240也可以采用其它结构。例如温度传感器，温度传感器插入混合腔221内，并将温度信号实时传递至燃料电池系统以控制加热线圈231的启停，此处不再赘述。

本实施例的可选方式中，请参见图2，喷射部210的内壁向轴线方向延伸形成喷嘴211，喷嘴211伸入接收室220内且正对混合腔221，主路气体自喷嘴211进入混合腔221。

喷射部210的内径减小形成尖端的喷嘴211，由于喷嘴211正对混合腔221，因而在加热线圈231对混合腔221进行加热时能够同步对喷嘴211进行加热，避免了喷嘴211外围发生结冰结霜的现象，进一步使得引射器的流道畅通。

进一步的，接收室220的侧壁开设有循环气体入口223，循环气体自循环气体入口223进入接收室220。

还需说明的是，混合腔221远离喷射部210一侧的内壁向远离轴线的方向延伸形成扩散腔222。

循环气体自循环气体入口223进入接收室220，与自喷嘴211进入混合腔221的主路气体于混合腔221混合，混合后的气体再进入扩散腔222增压后进入电堆参与反应。

实施例二

本实用新型实施例提供了一种燃料电池系统，包括实施例一述及的引射器，引射器在外界温度较低的情况下能够正常工作，使得燃料电池系统能够完成阳极氢气循环正常运转。

请参见图1，从高压氢气瓶10供应的主路气体经过比例阀1后进入引射器2，从电堆5尾部经过出堆压力传感器6的检测和气液分离器7分离水份后循环回来的氢气、水蒸气、氮气组成的循环气体也进入引射器2。在引射器2的混合腔221内主路气体与循环气体混合，混合气体再经过进堆压力传感器3和入堆温度传感器4的检测，最终重新进入电堆5参与反应。

经过气液分离器7分离出来的水会通过排水阀9排放到外界。另外，由于氮气会不断地从电堆5的阴极渗漏到阳极，导致阳极氢气浓度降低，故需要每隔一定时间打开排气阀8，排出夹杂着较多氮气的氢气，来保持电堆5阳极氢气的高浓度。

在外界温度较低的情况下燃料电池系统会启动加热装置230对混合腔221进行加热，这样引射器2的内表面就不会发生冻结现象，因而保证了引射器2的正常工作，使得燃料电池系统顺利完成阳极氢气循环。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种引射器，包括喷射部和接收室，所述喷射部伸入所述接收室内与所述接收室连通，所述接收室的内壁向轴线方向延伸形成混合腔，其特征在于，所述混合腔的外壁连接有加热装置，所述加热装置用于对所述混合腔进行加热。

2.根据权利要求1所述的引射器，其特征在于，

所述加热装置包括加热线圈，所述加热线圈绕接于所述混合腔的外壁。

3.根据权利要求2所述的引射器，其特征在于，

所述加热线圈包括多根分线圈，多根所述分线圈首尾相接，且绕接于所述混合腔的外壁。

4.根据权利要求2所述的引射器，其特征在于，

所述加热线圈通过引线外接有加热电源。

5.根据权利要求2所述的引射器，其特征在于，

还包括测温装置，所述测温装置连接于所述混合腔的外壁，用于监测所述混合腔的实时温度。

6.根据权利要求5所述的引射器，其特征在于，

所述测温装置包括热电偶，所述热电偶贴设于所述加热线圈与所述混合腔的外壁之间。

7.根据权利要求1所述的引射器，其特征在于，

所述喷射部的内壁向轴线方向延伸形成喷嘴，所述喷嘴伸入所述接收室内且正对所述混合腔，主路气体自所述喷嘴进入所述混合腔。

8.根据权利要求7所述的引射器，其特征在于，

所述接收室的侧壁开设有循环气体入口，循环气体自所述循环气体入口进入所述接收室。

9.根据权利要求1所述的引射器，其特征在于，

所述混合腔远离所述喷射部一侧的内壁向远离轴线的方向延伸形成扩散腔。

10.一种燃料电池系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的引射器。

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