一种用于燃料电池系统的氢气循环系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于燃料电池系统的氢气循环系统，包括储氢瓶、减压阀、引射器、电堆、氢循环泵、水汽分离器；储氢瓶输出端与减压阀输入端相连通，减压阀输出端与引射器输入端相连通，引射器输出端与电堆阳极入口相连通；电堆阳极出口与水汽分离器输入端相连通，水汽分离器输出端与氢循环泵输入端相连通，氢循环泵输出端与引射器输入端相连通。本实用新型专利技术提高了电堆阳极出口未反应氢气的压力，即提高了再循环氢气进入引射器引射口的压力，增加了氢气循环系统的氢气循环量，保证了引射器的工作性能，提高了引射比，降低了氢气循环泵的功耗和加工难度，具有良好的使用与推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池系统的氢气循环系统
本技术属于燃料电池领域，涉及一种燃料电池动力系统，尤其涉及一种用于燃料电池系统的氢气循环系统。
技术介绍
燃料电池汽车是新能源汽车的一种，具有清洁、环保、能量效率高、运行平稳、无噪声等优点。对于燃料电池汽车来说，最重要的是燃料电池系统,目前车用燃料电池主要采用的是质子交换膜燃料电池。质子交换膜燃料电池是通过氢气和氧气的催化氧化反应，将化学能转换为电能，并且生成物只有水。燃料电池系统一般由空气供给系统、氢气供给系统、水热管理系统以及系统控制四部分构成。其中氢气供给系统又有阳极闭端和氢气循环两种方式。由于燃料电池在工作过程当中并不能将所提供的氢气完全利用，会有一部分的未利用的氢气，阳极闭端方法是将未利用的氢气排出电堆。氢气循环方式则是将未反应的氢气进行再利用，从而提高氢气的利用率，同时氢气循环还能改善电堆内的水平衡避免电堆内发生水淹，提高电堆的工作效率。氢气循环系统当中的循环装置的工作性能直接影响了氢气循环效果。目前常用的氢气循环装置有引射器和氢气循环泵，引射器是机械部件，通过将高压氢气当中的压力能转化为动能，将再循环氢气通过引射口吸入到引射器当中进行，工作流体和再循环氢气在引射器中充分混合从引射器出口流入电堆。引射器具有结构简单、质量轻以及工作不消耗电能等优点，但是引射器的工作性能受引射器工作条件影响比较大，如电堆阳极出入口的压力。氢气循环泵是一种增加装置，工作受电堆阳极出入口的压力影响比较小，但是氢气循环泵的成本和体积都较大，当氢气循环泵在大流量和高压比工况下工作时，所需的功率很大，提高了燃料电池系统的寄生功耗。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种用于燃料电池系统的氢气循环系统，提高了电堆阳极出口未反应氢气的压力，即提高再循环氢气进入引射器引射口的压力，以此来提高引射器的工作性能，提高引射比。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本技术通过以下技术方案实现：一种用于燃料电池系统的氢气循环系统，包括储氢瓶、减压阀、引射器、电堆、氢循环泵、水汽分离器；所述储氢瓶输出端与减压阀输入端相连通，减压阀输出端与引射器输入端相连通，引射器输出端与电堆阳极入口相连通；所述电堆阳极出口与水汽分离器输入端相连通，水汽分离器输出端与氢循环泵输入端相连通，氢循环泵输出端与引射器输入端相连通；所述减压阀输出端与引射器输入端之间旁接有第一温度压力传感器，引射器输出端与电堆阳极入口之间旁接有第二温度压力传感器，水汽分离器输出端与氢循环泵输入端之间旁接有第三温度压力传感器。进一步地，所述减压阀与CPU相连，减压阀用于将储氢瓶的高压氢气压力降低到引射器能够正常工作的压力值。进一步地，所述第一温度压力传感器、第二温度压力传感器、第三温度压力传感器均与ECU相连，用于将燃料电池系统各部分的压力和温度检测值传递给ECU。进一步地，所述引射器包括工作流体入口、引射口、吸收室、混合室、扩散室、喷嘴，工作流体入口、引射口均与吸收室输入端相连通，吸收室输出端与混合室输入端相连通，混合室输出端与扩散室输入端相连通，扩散室输出端与电堆阳极入口相连通，工作流体入口与减压阀输出端相连通，引射口与氢循环泵输出端相连通。进一步地，所述电堆由若干片单电池组成。本技术的有益效果是：本技术提高了电堆阳极出口未反应氢气的压力，即提高了再循环氢气进入引射器引射口的压力，增加了氢气循环系统的氢气循环量，保证了引射器的工作性能，提高了引射比，降低了氢气循环泵的功耗和加工难度，具有良好的使用与推广价值。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是本技术的系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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技术的限制。如图1所示的一种用于燃料电池系统的氢气循环系统，包括储氢瓶1、减压阀2、引射器3、电堆4、氢循环泵5、水汽分离器9；储氢瓶1输出端与减压阀2输入端相连通，减压阀2输出端与引射器3输入端相连通，引射器3输出端与电堆4阳极入口相连通；电堆4阳极出口与水汽分离器9输入端相连通，水汽分离器9输出端与氢循环泵5输入端相连通，氢循环泵5输出端与引射器3输入端相连通；减压阀2输出端与引射器3输入端之间旁接有第一温度压力传感器6，引射器3输出端与电堆4阳极入口之间旁接有第二温度压力传感器7，水汽分离器9输出端与氢循环泵5输入端之间旁接有第三温度压力传感器8。具体原理如下：储氢瓶1用来储存氢气并在燃料电池工作时为电堆提供反应所需的氢气；减压阀2将流出储氢瓶1的高压氢气减压，达到引射器工作所需的压力；引射器3通过机械结构将高压氢气和再循环氢气混合，为循环部件；电堆4为氢气和氧气反应提供场所，氢气和氧气在电堆内通过氧化还原反应将化学能转化为电能；氢循环泵5将电堆阳极出口未反应的氢气压力增高，增加引射器引射口的压力，提高引射器的工作性能；第一温度压力传感器6、第二温度压力传感器7、第三温度压力传感器8用来监测燃料电池系统各部分的压力和温度，并将所检测的值传递给ECU；水汽分离器9用于将电堆阳极出口的氢气和水蒸气分离，降低再循环氢气的相对湿度。详细说明如下：储氢瓶1的主要作用是储存氢气。由于氢气的密度非常小，为了提高储存的氢气的量，一般采用高压储氢瓶储存氢气。减压阀2与CPU相连，减压阀2用于将储氢瓶1的高压氢气压力降低到引射器3能够正常工作的压力值。由于储氢瓶1出来的氢气是高压氢气，并不能让电堆4直接使用，而引射器3的工作性能与工作氢气的压力有关。因此，减压阀2需要在CPU的控制下，将储氢瓶输送的高压氢气压力降低到引射器能够正常工作的压力值。引射器3包括工作流体入口、引射口、吸收室、混合室、扩散室、喷嘴，工作流体入口、引射口均与吸收室输入端相连通，吸收室输出端与混合室输入端相连通，混合室输出端与扩散室输入端相连通，扩散室输出端与电堆4阳极入口相连通，工作流体入口与减压阀2输出端相连通，引射口与氢循环泵5输出端相连通。氢气由工作流体入口流入引射器，再循环氢气由引射口进入，在吸收室中工作氢气将引射流体吸入引射器，混合室是工作流体和引射流体的混合场所，工作流体的动能转化为引射流体的动能，扩散室将混合后的流体将动能转化为压力能，提高混合流体出口压力，喷嘴将氢气的压力能转化为动能。电堆4由若干片单电池组成，每片单电池又由膜、催化剂、双极板和气体扩散层组成。氢气和氧气在电堆4内通过氧化还原反应产生热量并生成水。由于催化氧化反应消耗氢气以及流动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池系统的氢气循环系统，其特征在于：包括储氢瓶(1)、减压阀(2)、引射器(3)、电堆(4)、氢循环泵(5)、水汽分离器(9)；所述储氢瓶(1)输出端与减压阀(2)输入端相连通，减压阀(2)输出端与引射器(3)输入端相连通，引射器(3)输出端与电堆(4)阳极入口相连通；所述电堆(4)阳极出口与水汽分离器(9)输入端相连通，水汽分离器(9)输出端与氢循环泵(5)输入端相连通，氢循环泵(5)输出端与引射器(3)输入端相连通；所述减压阀(2)输出端与引射器(3)输入端之间旁接有第一温度压力传感器(6)，引射器(3)输出端与电堆(4)阳极入口之间旁接有第二温度压力传感器(7)，水汽分离器(9)输出端与氢循环泵(5)输入端之间旁接有第三温度压力传感器(8)。

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池系统的氢气循环系统，其特征在于：包括储氢瓶(1)、减压阀(2)、引射器(3)、电堆(4)、氢循环泵(5)、水汽分离器(9)；所述储氢瓶(1)输出端与减压阀(2)输入端相连通，减压阀(2)输出端与引射器(3)输入端相连通，引射器(3)输出端与电堆(4)阳极入口相连通；所述电堆(4)阳极出口与水汽分离器(9)输入端相连通，水汽分离器(9)输出端与氢循环泵(5)输入端相连通，氢循环泵(5)输出端与引射器(3)输入端相连通；所述减压阀(2)输出端与引射器(3)输入端之间旁接有第一温度压力传感器(6)，引射器(3)输出端与电堆(4)阳极入口之间旁接有第二温度压力传感器(7)，水汽分离器(9)输出端与氢循环泵(5)输入端之间旁接有第三温度压力传感器(8)。2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统的氢气循环系统，其特征在于：所述减压阀(2)与CPU相连，减压阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝云，张永兵，程宏波，夏飞，刘士广，邢春美，
申请(专利权)人：安徽明天氢能科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34