CN218632126U - 一种燃料电池双引射辅助循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池双引射辅助循环系统，涉及燃料电池系统技术领域，包括依次连接的高压储氢瓶、高压减压阀、第一调节阀、第一引射器和电堆，其中，高压储氢瓶还连有高压调节阀，高压调节阀连接有第二引射器，第二引射器通过管道连接气瓶，并且气瓶连接第二调节阀后通过管道接入电堆，电堆的氢气出堆管路分别连接第一引射器和第二引射器，电堆和第二引射器之间设有单向阀，氢气出堆管路经过单向阀后进入第二引射器，本实用新型充分利用高压储氢瓶压力实现氢气辅助循环，提高整体引射结构的引射比，不消耗额外的功率，具有很好的经济适用性。

Description

一种燃料电池双引射辅助循环系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统技术领域，具体涉及一种燃料电池双引射辅助循环系统。

背景技术

氢气循环系统是质子交换膜燃料电池中最重要的子系统之一，典型的燃料电池氢气循环子系统原理中将未反应的反应物氢气输送回输入端，从而减小系统氢耗提高氢气利用率。氢气循环系统不但能提高氢气的利用率，同时还能改善燃料电堆内的水平衡，提高燃料电堆的工作效率。

现有技术中的氢气循环系统中大多使用氢气循环泵作为氢气循环的动力源，使用的氢气循环泵大多为罗茨泵，而罗茨泵排气温度高、可靠性差、寿命短且噪声大，而且使用会产生额外的能耗、噪音、振动等问题，并且增加系统重量和体积，不利于进行发动机的布置和提高功率密度。在控制氢气循环泵的转速上，需要计算出氢气循环路中的氢气过量系数，进而依据氢气循环泵的流量-转速特性图来确定不同电流下氢气循环泵的转速。然而将包括有氢气、氮气以及水蒸气的多组分混合气体的流量作为氢气循环路中的氢气的流量，必然会造成氢气过量系数与实际相差较大的问题。当氢气过量系数较大时会降低氢气的利用率，从而影响燃料电池系统的整体效率；当氢气过量系数较低时则会影响氢气在阳极流场内的均匀分配，甚至会导致阳极流场的局部区域出现氢气“饥饿”，从而影响燃料电池堆的可靠性和寿命。

因此，如何提高氢气循环系统的稳定性，减小寄生功耗，并能够提升系统功率密度，从而能够同时实现降低成本和提高燃料电堆的工作效率成为本领域急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池双引射辅助循环系统，旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种燃料电池双引射辅助循环系统，包括依次连接的高压储氢瓶、高压减压阀、第一调节阀、第一引射器和电堆，其中，高压储氢瓶还连有高压调节阀，高压调节阀连接有第二引射器，第二引射器通过管道连接气瓶，并且气瓶连接第二调节阀后通过管道接入电堆，电堆的氢气出堆管路分别连接第一引射器和第二引射器，电堆和第二引射器之间设有单向阀，氢气出堆管路经过单向阀后进入第二引射器。

在上述技术方案的基础上，高压储氢瓶通过一个双分支歧管分别连接高压减压阀和高压调节阀。

在上述技术方案的基础上，高压减压阀和高压调节阀为气动式调节阀。

在上述技术方案的基础上，第一调节阀、第二调节阀为比例调节阀。

在上述技术方案的基础上，单向阀为直通式和直角式止回阀。

在上述技术方案的基础上，第一引射器和第二引射器为不同引射系比数的氢气引射器。

在上述技术方案的基础上，第二引射器为适配于功率不大于30kW的小喷嘴氢气引射器。

在上述技术方案的基础上，第二引射器喷嘴直径不大于1.6mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型中的一种燃料电池双引射辅助循环系统与现有技术相比，通过设置辅助引射器即第二引射器利用高压储氢瓶的压力能量实现燃料电池电堆在低功率状态下氢气循环回路的辅助引射，增加了单一一个引射器的引射量，提高整体引射结构的引射比，而且不消耗额外的功率，充分利用高压储氢瓶压力能量能实现氢气辅助循环；实现氢燃料电池堆在全功率范围的引射需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一种燃料电池双引射辅助循环系统的结构示意图。

图中：1-高压储氢瓶，2-高压减压阀，3-高压调节阀，41-第一引射器，42-第二引射器，5-气瓶，6-第一调节阀，7-第二调节阀，8-单向阀，9-电堆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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申请中的具体含义。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

参见图1所示本实用新型实施例中一种燃料电池双引射辅助循环系统的结构示意图，包括依次连接的高压储氢瓶1、高压减压阀2、第一调节阀6、第一引射器41和电堆9，其中，高压储氢瓶1还连有高压调节阀3，高压调节阀3连接有第二引射器42，第二引射器42通过管道连接气瓶5，并且气瓶5连接第二调节阀7后通过管道接入电堆9。

经过第二引射器42引射的气流经过气瓶5的缓冲后再通过第二调节阀7进入电堆，保证了入堆氢气气压平稳性的需求。

电堆9的氢气出堆管路分别连接第一引射器41和第二引射器42，电堆9和第二引射器42之间设有单向阀8，氢气出堆管路经过单向阀8后进入第二引射器42。

由于本实施例设置利用高压氢气能量提高引射比系数原理，使得进入第二引射器42时氢气具有大于循环回路的压力，为了防止倒流设置单向阀8。

高压储氢瓶1通过一个双分支歧管分别连接高压减压阀2和高压调节阀3。

高压减压阀2和高压调节阀3为气动式调节阀。第一调节阀6、第二调节阀7为比例调节阀。单向阀8为直通式和直角式止回阀。

本实施例中第一引射器41和第二引射器42为不同引射系比数的氢气引射器，特别地，第二引射器42为适配于功率不大于30kW的小喷嘴氢气引射器。第二引射器42喷嘴直径不大于1.6mm。第二引射器42采用小喷嘴大引射比的引射器可以充分提高辅助引射回路的引射量，在第一引射器41引射能力不足是实现辅助循环的目的。低功率小喷嘴引射器具有很好的引射比系数，但是过大的引射气流会对电堆造成冲击，损坏质子交换膜，因此设置了气瓶5起到缓冲气流的作用，其后再经过调节阀7进入电堆，实现氢气循环。

本实施例中的一种燃料电池双引射辅助循环系统通过设置辅助引射器即第二引射器利用高压储氢瓶的压力能量实现燃料电池电堆在低功率状态下氢气循环回路的辅助引射，增加了单一一个引射器的引射量，提高整体引射结构的引射比，而且不消耗额外的功率，充分利用高压储氢瓶压力能实现氢气辅助循环；实现氢燃料电池堆在全功率范围的引射需求。

本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种燃料电池双引射辅助循环系统，其特征在于：包括依次连接的高压储氢瓶（1）、高压减压阀（2）、第一调节阀（6）、第一引射器（41）和电堆（9），其中，高压储氢瓶（1）还连有高压调节阀（3），高压调节阀（3）连接有第二引射器（42），第二引射器（42）通过管道连接气瓶（5），并且气瓶（5）连接第二调节阀（7）后通过管道接入电堆（9），电堆（9）的氢气出堆管路分别连接第一引射器（41）和第二引射器（42），电堆（9）和第二引射器（42）之间设有单向阀（8），氢气出堆管路经过单向阀（8）后进入第二引射器（42）。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池双引射辅助循环系统，其特征在于：所述高压储氢瓶（1）通过一个双分支歧管分别连接高压减压阀（2）和高压调节阀（3）。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池双引射辅助循环系统，其特征在于：所述高压减压阀（2）和高压调节阀（3）为气动式调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池双引射辅助循环系统，其特征在于：所述第一调节阀（6）、第二调节阀（7）为比例调节阀。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池双引射辅助循环系统，其特征在于：所述单向阀（8）为直通式和直角式止回阀。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池双引射辅助循环系统，其特征在于：所述第一引射器（41）和第二引射器（42）为不同引射系比数的氢气引射器。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池双引射辅助循环系统，其特征在于：所述第二引射器（42）为适配于功率不大于30kW的小喷嘴氢气引射器。

8.根据权利要求7所述的一种燃料电池双引射辅助循环系统，其特征在于：所述第二引射器（42）喷嘴直径不大于1.6mm。

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