本发明专利技术属于燃料电池技术领域，具体涉及集成引射器的燃料电池供氢装置及燃料电池。针对现有不采用循环泵的燃料电池供氢装置，其引射器的结构不尽合理的不足，本发明专利技术采用如下技术方案：集成引射器的燃料电池供氢装置，包括：氢气进气模组，包括进气阀主体；引射器模组，包括引射器主体和喷嘴，引射器主体上形成相连通的引射通道和循环通道，引射通道具有同轴的容纳段、渐缩段、混合段、扩散段、稳压段，循环通道连通至容纳段。本发明专利技术的有益效果是：引射通道具有同轴的容纳段、渐缩段、混合段、扩散段、稳压段，混合后的气体可以更加平稳均匀地进入电堆模块中；可实现氢气进气模组和引射器模组的分别使用。别使用。别使用。
【技术实现步骤摘要】
集成引射器的燃料电池供氢装置及燃料电池
[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体涉及集成引射器的燃料电池供氢装置及燃料电池。
技术介绍
[0002]燃料电池系统由燃料电池电堆模块、氢气子系统、空气子系统、冷却液循环子系统、电气与控制子系统等构成。其中，氢气子系统向燃料电池电堆模块供给电堆氧化还原反应所需一定温度、压力、流量和湿度的氢气，空气子系统向电堆模块供给反应所需的空气，冷却液循环子系统用于实现系统热管理，防止热失控，电气与控制子系统用于管理系统高低压电气件，实现电堆模块电能的控制与输出。
[0003]氢气子系统中的供氢模块，对电堆模块阳极入口的氢气起到调压和调节湿度的功能，对于充分供给燃料电池电堆模块所消耗的氢气，有效回收利用废氢，维持电堆模块氧化还原反应的持续稳定进行起到非常重要的作用。目前主流氢气子系统使用循环泵作为余氢回用装置，功耗较大，不利于提高系统整机效率，也产生一定噪音。
[0004]引射器作为一种无能耗、管路简单的增压设备，在供氢循环系统中相比循环泵更具优势。申请公布号为CN114420970A的中国专利技术专利申请公开了集成引射器，包括主气道、第一流道、第二流道、喷嘴、循环气道、引射室及混合室，主气道用于引入燃料电池供氢系统的高压氢气，主气道与第一流道和第二流道相通，第一流道上设有第一开闭单元，第二流道上设有第二开闭单元；控制第一开闭单元和第二开闭单元的循环开闭时长可调节第一流道以及第二流道的动态流量。
[0005]前述中国专利技术专利申请通过在引射器中设计两个流道及控制流道的开闭，来精确提供引射量和负载补充量，从而快速响应广域的引射范围和突升突降的负载变化，且体积精简，无额外能耗，省去了复杂调节设备，有效提高了燃料电池在各种复杂工况的供氢需求。然而，其引射器的引射通道的结构仍有改进空间，氢气进气部分和引射器部分的连接结构也不清晰。
技术实现思路
[0006]本专利技术针对现有不采用循环泵的燃料电池供氢装置，其引射器的结构不尽合理的不足，提供集成引射器的燃料电池供氢装置，改进其引射器的结构。进一步地，实现燃料电池供氢装置的分别加工制造，并改进部件尺寸等参数。本专利技术同时提供一种采用此供氢装置的燃料电池。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：集成引射器的燃料电池供氢装置，所述集成引射器的燃料电池供氢装置包括：
[0008]氢气进气模组，包括进气阀主体，进气阀主体上形成进气通道；
[0009]引射器模组，包括引射器主体和喷嘴，引射器主体上形成相连通的引射通道和循环通道，引射通道具有同轴的容纳段、渐缩段、混合段、扩散段、稳压段，循环通道连通至容
纳段，喷嘴安装于容纳段中并与引射通道同轴设置，进气通道连通喷嘴；
[0010]其中，进气阀主体和引射器主体可拆卸连接；
[0011]其中，引射通道用于连通燃料电池的电堆模块的阳极入口，循环通道用于连通燃料电池的分水器。
[0012]本专利技术的集成引射器的燃料电池供氢装置，采用引射器模组实现氢循环，相比采用循环泵的方式，能耗更低，噪音更小；引射通道具有同轴的容纳段、渐缩段、混合段、扩散段、稳压段，相比常规引射器多出稳压段，混合后的气体可以更加平稳均匀地进入电堆模块中；进气阀主体和引射器主体可拆卸连接，便于分别加工制造，还可实现氢气进气模组和引射器模组的分别使用。
[0013]作为改进，引射器主体一体成型。
[0014]作为改进，进气阀主体靠近引射器主体一端端面开设密封槽，密封槽中设有密封圈，喷嘴被进气阀主体和引射器主体夹持，无需单独对喷嘴设置螺钉进行固定，同时保证密封。还可以在喷嘴的周向设置密封圈，进一步保证密封。
[0015]作为改进，喷嘴具有大径部和小径部，容纳段包括大径段和小径段，喷嘴的大径部与容纳段的大径段配合，喷嘴的小径部置于容纳段的小径段中。
[0016]作为改进，循环通道垂直于容纳段；引射器主体的循环通道处安装循环接头；引射器主体的稳压段处设有氢气低压传感器；稳压段设有墩头接口。
[0017]作为改进，进气通道包括上下游分布的进气段、U形段和出气段，出气段与喷嘴同轴设置。
[0018]作为改进，U形段包括直线段和两垂直段，进气阀主体包括密封连接的进气阀座和盖板，进气阀座上形成直线段的一部分侧壁，盖板形成直线段的另一部分侧壁。由装配为一体的进气阀座和盖板形成U形段的直线段，相比在进气阀座上形成U形段，加工更加容易，同时，整个进气通道结构简单、体积小、流阻小。
[0019]作为改进，进气阀座一体成型。
[0020]作为改进，进气阀主体与盖板接触的面上开设密封槽，密封槽中设有密封圈。
[0021]作为改进，靠近进气段的垂直段处设有开关阀，远离进气段的垂直段处设有比例阀。
[0022]作为改进，进气段设有进气接头；出气段设有氢气中压传感器。
[0023]作为改进，喷嘴出气端截面面积A
t
由以下方法得到：
[0024]当引射流体与工作流体压力之比P
S
/P
P
小于临界值v
cr
时，喷嘴的出气端为跨音速流，由等熵流动关系及能量守恒定律求得喷嘴出气端截面面积A
t
：
[0025][0026]其中，m
p
为工作流体流量，P
p
为工作流体压力，ψ
p
是工作流体等熵系数，R
g
工作流体的气体常数，T
p
为工作流体温度，k为绝热指数；
[0027]临界值v
cr
由下式计算得到：
[0028][0029]此时，喷嘴处的马赫数M
t
满足：
[0030]M
t
＝1；
[0031]当引射流体与工作流体压力之比P
S
/P
P
大于临界值v
cr
时，喷嘴的出气端为亚音速流，由等熵流动关系及能量守恒定律求得喷嘴出气端截面面积A
t
：
[0032][0033]此时，喷嘴处的马赫数M
t
满足：
[0034][0035]作为改进，合段的直径D2由以下方法得到：
[0036][0037]其中，为引射流体质量流量，为混合段入口工作流体速度，n
v
为速度指数；
[0038]膨胀后工作流体直径满足：
[0039][0040]其中，D
t
为喷嘴直径，由喷嘴出气端截面面积A
t
得到，ξ为摩擦损失系数；
[0041]工作气流从引射段进入混合段时，在P
S
的环境压力下膨胀，马赫数满足：
[0042][0043]燃料电池，包括供氢装置、电堆模块和分水器，供氢装置连接电堆模块的阳极入口，电堆模块的阳极出口连接分水器入口，分水器的出口连接供氢装置，供氢装置为前述的集成引本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.集成引射器的燃料电池供氢装置，其特征在于：所述集成引射器的燃料电池供氢装置包括：氢气进气模组，包括进气阀主体，进气阀主体上形成进气通道；引射器模组，包括引射器主体和喷嘴，引射器主体上形成相连通的引射通道和循环通道，引射通道具有同轴的容纳段、渐缩段、混合段、扩散段、稳压段，循环通道连通至容纳段，喷嘴安装于容纳段中并与引射通道同轴设置，进气通道连通喷嘴；其中，进气阀主体和引射器主体可拆卸连接；其中，引射通道用于连通燃料电池的电堆模块的阳极入口，循环通道用于连通燃料电池的分水器。2.根据权利要求1所述的集成引射器的燃料电池供氢装置，其特征在于：喷嘴出气端截面面积A
t
由以下方法得到：当引射流体与工作流体压力之比P
S
/P
P
小于临界值v
cr
时，喷嘴的出气端为跨音速流，由等熵流动关系及能量守恒定律求得喷嘴出气端截面面积A
t
：其中，m
P
为工作流体流量，P
P
为工作流体压力，ψ
P
是工作流体等熵系数，R
g
工作流体的气体常数，y
P
为工作流体温度，k为绝热指数；临界值v
cr
由下式计算得到：此时，喷嘴处的马赫数M
t
满足：M
t
＝1；当引射流体与工作流体压力之比P
S
/P
P
大于临界值v
cr
时，喷嘴的出气端为亚音速流，由等熵流动关系及能量守恒定律求得喷嘴出气端截面面积A
t
：此时，喷嘴处的马赫数M
t
满足：3.根据权利要求2所述的集成引射器的燃料电池供氢装置，其特征在于：混合段的直径D2由以下方法得到：其中，为引射流体质量流量，为混合段入口工作...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘敏，章雷其，赵波，张雪松，吴启亮，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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