多喷射器构造制造技术

本发明专利技术涉及多喷射器构造。具体地，本公开内容总体上涉及包括多于一个文丘里管或喷射器与燃料电池或燃料电池组的系统和方法。器与燃料电池或燃料电池组的系统和方法。器与燃料电池或燃料电池组的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
多喷射器构造
[0001]相关申请的交叉引用本非临时申请根据35 U.S.C.
§
119(e)和任何其它可适用法律或法规要求在2021年6月25日提交的美国临时专利申请序列号63/215,089的益处和优先权，该美国临时专利申请的整个公开内容据此通过引用明确地并入文中。


[0002]本公开内容涉及操作包括多于一个文丘里管或喷射器（ejector）和燃料电池或燃料电池组（或堆，stack）的系统的系统和方法。

技术介绍

[0003]车辆/动力系使用燃料电池或燃料电池组来用于它们的动力需求。燃料电池或燃料电池组可为任何类型的燃料电池。例如，燃料电池和/或燃料电池组可包括但不限于磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（也称为聚合物交换膜燃料电池（PEMFC）），以及固体氧化物燃料电池（SOFC）。
[0004]燃料电池或燃料电池组可由在燃料电池或燃料电池组中发生的电化学反应以直流电（DC）的形式发电。燃料处理器将燃料转化成由燃料电池或燃料电池组可用的形式。如果燃料电池或燃料电池组由富含氢的常规燃料（例如甲醇、汽油、柴油或气化煤）提供动力，则重整器可将碳氢化合物转化成氢和碳化合物的气体混合物，或重整产品。重整产品然后可转化成二氧化碳、经纯化并且再循环回到燃料电池或燃料电池组中。
[0005]燃料，例如氢或碳氢化合物，穿过场流板导送至燃料电池或燃料电池组的一侧上的阳极，而来自空气的氧气则导送至燃料电池或燃料电池组的另一侧上的阴极。在阳极处，催化剂，例如铂催化剂，促使氢分裂成正氢离子（质子）和带负电的电子。在聚合物交换膜燃料电池（PEMFC）的情形中，聚合物电解质膜（PEM）允许带正电的离子穿过PEM流动至阴极。带负电的电子沿着外部环路引导至阴极，产生电回路（电流）。在阴极处，电子和带正电的氢离子与氧气结合以形成水，该水流动离开燃料电池或燃料电池组。
[0006]燃料流从燃料电池或燃料电池组出口排出并且穿过阳极入口再循环回至阳极。回至阳极入口的燃料流排出物的再循环包括燃料和水二者。再循环率是基于指定的过量燃料目标的，例如过量燃料比（或比率，ratio）或夹带（entrainment）比（ER）。夹带比（ER）限定为低压流的质量流率（rate）（例如，次级质量流率）与高压流的质量流率（例如，初级质量流率）之比。
[0007]基于燃料电池或燃料电池组的操作条件，对于系统的燃料目标可指定为由燃料电池或燃料电池组所要求的最小过量燃料水平。燃料电池或燃料电池组相比于由过量燃料目标所限定的最小水平可具有更高的过量燃料水平，但达到该更高水平可导致在燃料电池或燃料电池组上的高寄生负载（parasitic load）。例如，高于最小过量燃料水平的过量燃料水平可通过维持阳极处的高燃料流率来实现，这可造成在燃料电池或燃料电池组中的压力损失。鼓风机和/或泵可在与燃料电池或燃料电池组中的压力损失和/或穿过鼓风机和/或
泵的体积流率成比例的容量下运行。鼓风机和/或泵可使用附加的动力来补偿压力损失。由鼓风机和/或泵使用附加的动力可导致在燃料电池或燃料电池组上的高寄生负载。不同的系统构造可实施成使得系统可在最小寄生负载的情况下输送所要求的夹带比和/或动力。
[0008]本公开内容涉及操作包括多于一个文丘里管或喷射器和燃料电池或燃料电池组的系统的系统和方法。本公开内容还涉及确定在串联或并联构造中的多于一个文丘里管或喷射器之间的劳动分工。

技术实现思路

[0009]本专利技术的实施例被包括以满足这些和其它需要。在一个方面，文中描述的是一种燃料电池或燃料组系统，其包括：操作电流密度范围，其包括最低操作电流密度和最高操作电流密度；控制阀；第一喷射器，其包括第一初级燃料、第一夹带燃料、第一最大电流密度、第一最小电流密度，以及第一调节比（turn down ratio）；以及第二喷射器，其包括第二初级燃料、第二夹带燃料、第二最大电流密度、第二最小电流密度，以及第二调节比。
[0010]在一个实施例中，系统还包括与第一或第二喷射器成串联或并联构造的鼓风机。在一些实施例中，第一喷射器与第二喷射器并联或串联。在一个实施例中，第一调节比为从约1.5至约8，或第二调节比是在从约1.5至约8的范围内，并且第一调节比与第二调节比相同。在一些实施例中，第一调节比不同于第二调节比。
[0011]在一个实施例中，第一初级燃料流动穿过第一喷射器中的第一初级喷嘴以及第二初级燃料流动穿过第二喷射器中的第二初级喷嘴，第一调节比为2以及第二调节比为2，并且第一初级喷嘴与第二初级喷嘴之比为2:1。
[0012]在一个实施例中，第一喷射器在大小（或尺寸，size）方面设定成用以提供在系统的最低操作电流密度下高达第一电流密度的夹带比，以及第二喷射器在大小方面设定成用以提供高于第一电流密度并且高达最高操作电流密度的夹带比。
[0013]在一个实施例中，系统还包括在控制阀下游的旁通阀，并且旁通阀解决（account for）高于旁通阀电流密度并且高达最高操作电流密度的夹带比。在一些实施例中，第一喷射器在大小方面设定成用以提供在系统的最低操作电流密度下高达第一电流密度的夹带比，以及第二喷射器在大小方面设定成用以提供高于第一电流密度并且高达旁通阀电流密度的夹带比。
[0014]在一个实施例中，第一初级燃料流动穿过第一喷射器中的第一初级喷嘴以及第二初级燃料流动穿过第二喷射器中的第二初级喷嘴，第一调节比为2以及第二调节比为为2，并且第一初级喷嘴与第二初级喷嘴之比为2:1。在一些实施例中，第一喷射器和第二喷射器共同地解决高达旁通阀电流密度的夹带比。
[0015]在一个实施例中，第一喷射器的混合器面积比不同于第二喷射器的混合器面积比。在一些实施例中，第一喷射器和第二喷射器在大小方面设定成基于对于第一喷射器和第二喷射器二者的最小燃料供给压力或第一喷射器和第二喷射器的调节比。
[0016]在一个实施例中，第一喷射器或第二喷射器在大小方面设定成用以在系统的最低操作电流下操作。在一些实施例中，如果第一喷射器的第一最大电流密度大于系统的最大操作电流密度，则系统仅操作第一喷射器，并且第一喷射器的第一混合器面积比在大小方面设定成用以不在几何上约束所要求的夹带比。
[0017]在一个实施例中，如果第一喷射器的第一最大电流密度低于系统的最大操作电流密度，则系统操作第一喷射器或第二喷射器。在一些实施例中，如果电流需求等于或大于第二最小电流密度，则系统操作第二喷射器。在其它实施例中，系统在电流需求等于第一喷射器的第一最大电流密度之前操作第二喷射器。在一些其它实施例中，系统在电流需求等于第一喷射器的第二最大电流密度之前操作第一喷射器和第二喷射器。在其它实施例中，在电流需求等于第一喷射器的第一最小电流密度和第二喷射器的第二最小电流密度的总和之前，系统不操作第一喷射器和第二喷射器二者。
[0018]在另一方面，文中描述的是一种操作燃料电池或燃料组系统的方法，其包括：使第一初级燃料流动穿过控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池或燃料组系统，包括：操作电流密度范围，所述操作电流密度范围包括最低操作电流密度和最高操作电流密度，流动穿过控制阀的初级燃料，第一喷射器，所述第一喷射器包括所述第一初级燃料、第一夹带燃料、第一混合器面积比、第一最大电流密度、第一最小电流密度，以及第一调节比，以及与所述第一喷射器并联或串联的第二喷射器，所述第二喷射器包括第二初级燃料、第二夹带燃料、第二混合器面积比、第二最大电流密度、第二最小电流密度，以及第二调节比。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括与所述第一喷射器或所述第二喷射器成串联构造或并联构造的鼓风机。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一调节比为从约1.5至约8，或所述第二调节比是在从约1.5至约8的范围内，其中，所述第一调节比与所述第二调节比相同。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一调节比不同于所述第二调节比。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一初级燃料流动穿过所述第一喷射器中的第一初级喷嘴以及所述第二初级燃料流动穿过所述第二喷射器中的第二初级喷嘴，其中，第一调节比为2以及所述第二调节比为2，以及其中，所述第一初级喷嘴与所述第二初级喷嘴之比为2:1。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一喷射器在大小方面设定成用以提供在所述系统的最低操作电流密度下高达第一电流密度的夹带比，以及所述第二喷射器在大小方面设定成用以提供高于所述第一电流密度并且高达所述最高操作电流密度的夹带比。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括在所述控制阀下游的旁通阀，以及其中，所述旁通阀解决高于旁通阀电流密度并且高达所述最高操作电流密度的夹带比。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一喷射器在大小方面设定成用以提供在所述系统的最低操作电流密度下高达第一电流密度的夹带比，以及所述第二喷射器在大小方面...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：卡明斯公司，
类型：发明
国别省市：