一种燃料电池的氢气引射系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池的氢气引射系统及其控制方法，氢气引射系统包括电堆、供氢单元、氢气比例阀、引射器三通阀、氢气引射器、气水分离器和排水排气阀，当电堆电流大于第二电流阈值时，引射器三通阀的开度从0变为100%；当电堆电流小于第一电流阈值时，引射器三通阀的开度从100%变回0；当电堆电流大于等于第一电流阈值且小于等于第二阈值时，引射器三通阀4的开度维持上一状态。本发明专利技术通过适应性地调整引射器三通阀的开度，从而控制氢气从氢气引射器的第一喷口或第二喷口进入电堆，使得氢气引射系统运行稳健，大大降低了电堆氢气压力和再循环氢气流量的波动。再循环氢气流量的波动。再循环氢气流量的波动。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池的氢气引射系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及一种燃料电池的氢气引射系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]氢燃料，是一种清洁、无污染的可再生能源，正在被越来越多的领域使用。氢燃料电池可以将氢气转化为电能和热能，氢燃料电池在工作时，不仅发电效率高，而且具有噪音小、无污染等优点。
[0003]在燃料电池系统的阳极侧，由于氢气在阳极侧快速流动，使得经过燃料电池电堆后会有一部分氢气没有发生电化学反应，因此这部分氢气需要进行回收，进行循环利用。现有技术中一般使用氢气循环泵或者氢气引射器对氢气尾气进行循环回收。而对于氢气引射器来说，分为单喷口和双喷口等等。
[0004]双喷口氢气引射器包括两个大小不同的喷口，小喷口在燃料电池小功率范围内使用，以在氢气喷射流量较小的情况下实现较高的再循环流量，大喷口在燃料电池大功率范围内使用，以满足大流量供氢需求和较高再循环流量。因此相对于单喷口氢气引射器，双喷口氢气引射器可以覆盖更大的燃料电池系统功率运行范围。
[0005]现有的双喷口氢气引射器，一般采用两个比例阀或喷氢阀分别控制大小两个喷口的流量，燃料电池系统在一定功率下运行时，只有一个阀门打开，而另一个阀门关闭，当燃料电池系统在大小功率范围之间变化时，就涉及到引射器两个喷口间的切换，因此对两个比例阀或喷氢阀的切换控制提出了较高的要求。
[0006]现有的双喷口氢气引射器存在以下缺陷和不足：在实际过程中，在引射器喷口切换时，不可避免地会造成电堆氢气压力和再循环流量的波动，而当电池系统频繁的大范围变化功率时，引射器频繁切换喷口，可能会让系统变得不稳定，同时对两个比例阀或喷氢阀分别做控制也让控制方法更加复杂，可靠性降低，因此双喷口引射器的构造形式和控制方法上有较大的优化空间。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决上述技术问题之一，提供一种燃料电池的氢气引射系统及其控制方法，本专利技术通过适应性地调整引射器三通阀的开度，从而控制氢气从氢气引射器的第一喷口或第二喷口进入电堆，使得氢气引射系统运行稳健，大大降低了电堆氢气压力和再循环氢气流量的波动。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种燃料电池的氢气引射系统，包括电堆、供氢单元、氢气比例阀、氢气引射器、气水分离器和排水排气阀，还包括引射器三通阀，所述电堆包括氢气入口和氢气出口，所述引射器三通阀包括A端、B端和C端，所述氢气引射器5包括第一喷口、第二喷口、引射回流口和引射出口；氢气引射器的第一喷口、第二喷口和引射回流口均连接引射出口；所述供氢单元、氢气比例阀和引射器三通阀的A端依次连
接，引射器三通阀的B端连接氢气引射器的第一喷口，引射器三通阀的C端连接氢气引射器的第二喷口；氢气引射器的引射出口连接电堆的氢气入口，电堆的氢气出口连接气水分离器，气水分离器连接排水排气阀和氢气引射器的引射回流口。
[0009]进一步的，所述第一喷口孔径小于第二喷口孔径。
[0010]本专利技术另一目的是提供一种燃料电池的氢气引射系统控制方法，其运行于所述的一种燃料电池的氢气引射系统，包括以下步骤：氢气引射系统开机运行时，引射器三通阀的初始开度为0，氢气从氢气引射器的第一喷口喷入至引射出口；实时检测电堆的电流，当检测到电堆电流大于第二电流阈值时，引射器三通阀的开度从0变为100%，此时氢气从第二喷口喷入至引射出口；当检测到电堆电流小于第一电流阈值时，引射器三通阀的开度从100%变回0，此时氢气从引射器的第一喷口喷出；当电堆电流大于等于第一电流阈值且小于等于第二阈值时，引射器三通阀的开度维持上一状态；其中，引射器三通阀的特性为：当引射器三通阀的开度为0时，A
‑
B方向全开，A
‑
C方向关闭；当引射器三通阀的开度为100%时，A
‑
B方向关闭，A
‑
C方向全开；当引射器三通阀的开度从0变化到50%时，A
‑
B方向保持全开，A
‑
C方向从关闭到全开；当引射器三通阀的开度从50%变化到0时，A
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B方向保持全开，A
‑
C方向从全开到关闭；当引射器三通阀的开度从50%到100%时，A
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B方向逐渐关闭，A
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C方向保持全开；当引射器三通阀的开度从100%变化到50%时，A
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B方向逐渐打开，A
‑
C方向保持全开。
[0011]进一步的，所述当检测到电堆电流大于第二电流阈值时，引射器三通阀的开度从0变为100%，具体为：引射器三通阀的原开度为0，氢气从第一喷口喷入至引射出口；引射器三通阀的开度从0开至50%，同时减小氢气比例阀的开度，氢气从第一喷口和第二喷口同时喷入至引射出口；引射器三通阀的开度从50%开至100%，同时增大氢气比例阀的开度，氢气从第二喷口喷入至引射出口。
[0012]进一步的，所述当检测到电堆电流小于第一电流阈值时，引射器三通阀的开度从100%变回0，其具体为：引射器三通阀的原开度为100%，氢气从第二喷口喷入至引射出口；引射器三通阀的开度从100%关至50%，同时减小氢气比例阀的开度，氢气从第一喷口和第二喷口同时喷入至引射出口；引射器三通阀的开度从50%关至0，同时增大氢气比例阀的开度，氢气从第一喷口喷入至引射出口。
[0013]采用上述技术方案后，本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术使用引射器三通阀来灵活控制第一喷口和第二喷口喷射氢气流量，使得氢气引射系统运行稳健，大大降低了电堆氢气压力和再循环氢气流量的波动；本专利技术引射器三通阀的控制方法简单，且具有非常强的可靠性。
附图说明
[0014]图1为实施例1氢气引射系统的结构示意图。
[0015]图2为实施例2氢气引射系统的控制方法步骤流程图。
[0016]图3为实施例2中引射器三通阀的开度从100%变回0过程中，再循环流量、压力、氢
气比例阀开度和引射器三通阀开度的变化图。
[0017]图4为本专利技术实施例2中引射器三通阀的开度从0变回100%过程中，再循环流量、压力、氢气比例阀开度和引射器三通阀开度的变化图。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。
[0019]实施例1本实施例公开一种燃料电池的氢气引射系统，如图1所示，包括电堆1、供氢单元2、氢气比例阀3、引射器三通阀4、氢气引射器5、气水分离器6、排水排气阀7和压力传感器8，所述电堆1包括氢气入口和氢气出口，所述引射器三通阀4包括A端、B端和C端，所述氢气引射器5包括第一喷口51、第二喷口52、引射回流口53和引射出口54；氢气引射器5的第一喷口51、第二喷口52和引射回流口53均连接引射出口54；供氢单元2、氢气比例阀3和引射器三通阀4的A端依次连接，引射器三通阀4的B端连接氢气引射器5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的氢气引射系统，包括电堆、供氢单元、氢气比例阀、氢气引射器、气水分离器和排水排气阀，其特征在于，还包括引射器三通阀，所述电堆包括氢气入口和氢气出口，所述引射器三通阀包括A端、B端和C端，所述氢气引射器包括第一喷口、第二喷口、引射回流口和引射出口；氢气引射器的第一喷口、第二喷口和引射回流口均连接引射出口；所述供氢单元、氢气比例阀和引射器三通阀的A端依次连接，引射器三通阀的B端连接氢气引射器的第一喷口，引射器三通阀的C端连接氢气引射器的第二喷口；氢气引射器的引射出口连接电堆的氢气入口，电堆的氢气出口连接气水分离器，气水分离器连接排水排气阀和氢气引射器的引射回流口；所述第一喷口孔径小于第二喷口孔径。2.一种燃料电池的氢气引射系统控制方法，其运行于如权利要求1所述的一种燃料电池的氢气引射系统，其特征在于，包括以下步骤：氢气引射系统开机运行时，引射器三通阀的初始开度为0，氢气从氢气引射器的第一喷口喷入至引射出口；实时检测电堆1的电流，当检测到电堆1电流大于第二电流阈值时，引射器三通阀的开度从0变为100%，此时氢气从第二喷口喷入至引射出口；当检测到电堆电流小于第一电流阈值时，引射器三通阀的开度从100%变回0，此时氢气从引射器的第一喷口喷出；当电堆电流大于等于第一电流阈值且小于等于第二阈值时，引射器三通阀的开度维持上一状态；其中，引射器三通阀的特性为：当引射器三通阀的开度为0时，A
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B方向全开，A
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C方向关闭；当引射器三通阀的开度为100%时，A
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B方向关闭，A
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C方向全...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭昂，钱伟，吴寿辉，陈增，
申请(专利权)人：佛山市清极能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：