一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器制造技术

本发明专利技术公开了一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，包括喷射部分、连接部分、驱动部分、腔体部分和二次流部分；所述喷射部分与外部燃料电池氢气罐直接相连，用于将氢气喷射进腔体部分；所述连接部分用于连接喷射部分和二次流部分；所述驱动部分用于驱动喷射部分进行左右直线运动；所述腔体部分用于接收喷射进来的氢气并输出到燃料电池反应堆；所述二次流部分位于喷射部分的下方，用于再循环氢气的回收利用。本发明专利技术可以根据不同工况来调节喷嘴距，实现不同工况下的最佳回流比，同时，在保证最佳回流比的情况下保证了残余氢气的最高利用效率，大幅度提高了燃料电池的工作效率和经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器
本专利技术属于新能源
，涉及到燃料电池，具体涉及一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器。
技术介绍
随着人们对环境保护意识的增强以及能源的短缺，传统的内燃机汽车已经不适应当前的潮流和发展。与此同时，各种新能源汽车迅猛发展。其中，燃料电池汽车作为新能源汽车的代表性类别，受到了空前的重视，并且燃料电池汽车具有将反应堆中化学反应产生的电能直接作为汽车动力源的高能量利用效率的特性，因此在世界汽车研究领域中占据了极大的地位。传统燃料电池汽车的燃料电池系统包括：从反应气体的化学反应中产生电能的燃料电池堆；将作为燃料的氢气供给至燃料电池堆的氢气供给装置；用于供给燃料电池堆的化学反应所需之作为氧化剂的空气(氧气)的空气供给装置；以及向外部排出作为燃料电池堆反应副产物的热量，对燃料电池堆的运行温度进行最佳控制的同时对作为副产物的水分执行管理功能的热量及水管理系统等。氢喷射器是燃料电池系统中用于向燃料电池反应堆供应氢气的重要装置。通常情况下，供应的氢气主要由两部分组成，如图1所示：来自燃料电池氢气罐直接向燃料电池反应堆喷射的氢气；反应堆中未反应的氢气以及燃料电池系统工作过程中在电池堆和膜电极组件之间扩散的氢气混合形成二次流(再循环氢气)在氢喷射器附近的二次流入口被引入燃料电池反应堆的氢气。现有技术中的燃料电池氢喷射器如图2所示，其中喷管与喷嘴相对于整个喷射器腔体的位置可左右移动，喷管相对于喷射器相对移动从而改变喷嘴距，喷嘴为固定口径的喷嘴以至于喷嘴出口直径无法调节，虽然能满足不同工况下的最佳回流比，但是由于喷管工作时能左右移动而二次流(再循环氢气)入口的位置固定，因此二次流的再循环氢气通过氢喷射器喷嘴部造成的文丘里效应(在喷嘴处由于高速流动的氢气流会在附近产生负压，从而产生吸附作用)无法始终处于最高利用效率状态。同时，氢喷射器中再循环氢气的利用效率直接或间接的决定了燃料电池的工作效率、经济性以及安全性能。因此，如何使得再循环氢气具有最高利用效率特性就成为当前需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，可以根据不同工况来调节喷嘴距，实现不同工况下的最佳回流比，同时，在保证最佳回流比的情况下保证了残余氢气的最高利用效率，大幅度提高了燃料电池的工作效率和经济性。为此，本专利技术采用了以下技术方案：一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，包括喷射部分、连接部分、驱动部分、腔体部分和二次流部分；所述喷射部分与外部燃料电池氢气罐直接相连，用于将氢气喷射进腔体部分；所述连接部分用于连接喷射部分和二次流部分；所述驱动部分用于驱动喷射部分进行左右直线运动；所述腔体部分用于接收喷射进来的氢气并输出到燃料电池反应堆；所述二次流部分位于喷射部分的下方，用于再循环氢气的回收利用。优选地，所述喷射部分包括喷嘴和喷管，所述喷嘴的口径呈现逐渐缩小的状态，所述喷管为圆柱形筒体，与喷嘴固定在一起；所述喷管的一端与外部燃料电池氢气罐直接相连，另一端伸进腔体部分，所述喷嘴位于腔体部分的内部空间。优选地，所述腔体部分包括喷射器内腔、扩散腔和腔体，喷射器内腔位于腔体的左侧，所述喷嘴位于喷射器内腔中；所述扩散腔位于腔体的右侧，用于将喷射进来的氢气扩散输出到燃料电池反应堆。优选地，所述驱动部分包括低速电机、滚珠丝杠和丝杠配套螺母，所述低速电机与氢喷射器外部固定连接，所述滚珠丝杠与低速电机固定连接，所述丝杠配套螺母与喷射部分固定连接；低速电机通过驱动力带动滚珠丝杠旋转，相对位置不变，丝杠配套螺母随滚珠丝杠的转动角度按照对应规格的导程转化为直线运动，带动喷射部分左右直线运动。优选地，所述二次流部分包括二次流内置移动直管、二次流内置伸缩软管、扩展腔、二次流内置伸缩软管活动腔和外部二次流入口；所述二次流内置移动直管与二次流内置伸缩软管的上端口连接，二次流内置伸缩软管的下端口与固定在二次流内置伸缩软管活动腔壁面上的外部二次流入口相连；扩展腔位于外部二次流入口的上方，用于提供二次流内置移动直管与二次流内置伸缩软管的活动空间。优选地，所述连接部分包括螺纹连接杆配套螺母、螺纹连接杆和圆形凹槽；螺纹连接杆配套螺母位于喷嘴下方的固定安装端面上，与喷嘴固定连接成为一个整体；所述圆形凹槽位于二次流内置移动直管上部管壁的外侧，为二次流内置移动直管的附加件，二者为一个整体；所述螺纹连接杆的一端带有螺纹，与螺纹连接杆配套螺母配套连接；另一端没有螺纹，呈现圆柱状，与圆形凹槽在装配公差允许范围内间隙配合。优选地，所述二次流内置移动直管的上部管壁附近设有滑槽、卡位滑块和连接块，所述滑槽沿喷射方向布置，所述二次流内置移动直管通过连接块与卡位滑块相连，沿着滑槽左右滑动。优选地，所述喷射部分与腔体部分之间设有密封圈，用于实现喷射部分在左右移动过程中与喷射器之间的密封。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)内部零件较为灵活，安装与拆卸方便，便于维修，结构稳定。(2)可根据不同工况来调节喷嘴距，实现不同工况下的最佳回流比；同时，在保证最佳回流比的情况下保证了残余氢气的最高利用效率，大幅度提高了燃料电池的工作效率和经济性。(3)可通过残余氢气的最高利用效率来实现燃料电池系统内部氢气浓度低于4％的状态，从而避免了残余氢气在燃料电池系统维护工作期间由于频繁发生的静电等引起的火花、火焰等而燃烧和爆炸的危险，提高安全性能。(4)可适用于大部分残余气体和二次流的回收利用系统中，可根据实际情况对氢喷射器尺寸和材料进行更换以适应多行业的需求。附图说明图1是燃料电池氢供应路线图。图2是现有燃料电池氢喷射器的结构示意图。图3是本专利技术所提供的一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器的剖面图。图4是本专利技术所提供的一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器连接部分的局部放大剖面图。图5是本专利技术所提供的一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器滑动部分的局部放大剖面图。图6是本专利技术所提供的一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器在工作状态下的局部立体图。附图标记说明：1、喷嘴；2、喷管；3、喷射器内腔；4、密封圈；5、低速电机；6、滚珠丝杠；7、丝杠配套螺母；8、螺纹连接杆配套螺母；9、螺纹连接杆；10、圆形凹槽；11、二次流内置移动直管；12、二次流内置伸缩软管；13、扩展腔；14、二次流内置伸缩软管活动腔；15、外部二次流入口；16、扩散腔；17、腔体；18、滑槽；19、卡位滑块；20、连接块；21、扩展腔外壁面。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。如图3所示，本专利技术提供了一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，包括喷嘴1、喷管2、喷射器内腔3、密封圈4、低速电机5、滚珠丝杠6、丝杠配套螺母7、螺纹连接杆配套螺母8、螺纹连接杆9、圆形凹槽10、二次流内置移动直管11、二次流内置伸缩软管12、扩展腔13、二次流内置伸缩软管活动腔14、外部二次流入口15、扩散腔16、腔体17。其中喷管2与喷嘴1构成本专利技术喷射器的喷射部分，与喷射器外部的燃料电池氢气罐直接相连，以使得燃料电池氢气罐中的氢气经过压力与流量控制之后通入喷管2，在喷管内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，包括喷射部分、连接部分、驱动部分、腔体部分和二次流部分，其特征在于：所述喷射部分与外部燃料电池氢气罐直接相连，用于将氢气喷射进腔体部分；所述连接部分用于连接喷射部分和二次流部分；所述驱动部分用于驱动喷射部分进行左右直线运动；所述腔体部分用于接收喷射进来的氢气并输出到燃料电池反应堆；所述二次流部分位于喷射部分的下方，用于再循环氢气的回收利用。

【技术特征摘要】
1.一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，包括喷射部分、连接部分、驱动部分、腔体部分和二次流部分，其特征在于：所述喷射部分与外部燃料电池氢气罐直接相连，用于将氢气喷射进腔体部分；所述连接部分用于连接喷射部分和二次流部分；所述驱动部分用于驱动喷射部分进行左右直线运动；所述腔体部分用于接收喷射进来的氢气并输出到燃料电池反应堆；所述二次流部分位于喷射部分的下方，用于再循环氢气的回收利用。2.根据权利要求1所述的一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，其特征在于：所述喷射部分包括喷嘴(1)和喷管(2)，所述喷嘴(1)的口径呈现逐渐缩小的状态，所述喷管(2)为圆柱形筒体，与喷嘴(1)固定在一起；所述喷管(2)的一端与外部燃料电池氢气罐直接相连，另一端伸进腔体部分，所述喷嘴(1)位于腔体部分的内部空间。3.根据权利要求1所述的一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，其特征在于：所述腔体部分包括喷射器内腔(3)、扩散腔(16)和腔体(17)，喷射器内腔(3)位于腔体(17)的左侧，所述喷嘴(1)位于喷射器内腔(3)中；所述扩散腔(16)位于腔体(17)的右侧，用于将喷射进来的氢气扩散输出到燃料电池反应堆。4.根据权利要求1所述的一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，其特征在于：所述驱动部分包括低速电机(5)、滚珠丝杠(6)和丝杠配套螺母(7)，所述低速电机(5)与氢喷射器外部固定连接，所述滚珠丝杠(6)与低速电机(5)固定连接，所述丝杠配套螺母(7)与喷射部分固定连接；低速电机(5)通过驱动力带动滚珠丝杠(6)旋转，相对位置不变，丝杠配套螺母(7)随滚珠丝杠(6)的转动角度按照对应规格的导程转化为直线运动，带动喷射部分左右直线运动。5.根据权利要求2所述的一种高效燃料电池残...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗马吉，张楠，姜文弢，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42