[发明专利]一种喷嘴、基于该喷嘴的流量特性可调的引射器及其应用

说明书

本发明公开了一种喷嘴、基于该喷嘴的流量特性可调的引射器及其应用，所述喷嘴，包括喷嘴体、小喷嘴、大喷嘴及弹性部件；小喷嘴为一根细长且带有阀门的空心管，大小两组喷嘴之间设置有弹性部件，弹性部件一端顶住小喷嘴的阀门部位，另一端顶住大喷嘴，弹性部件在待喷射气体的作用下能够改变小喷嘴的阀门的位置，继而控制待喷射气体的流经路径。喷嘴根据系统负荷自动控制氢气和再循环氢气的供应量。低负荷时，小喷嘴起作用，喷嘴出口压力小，再循环氢气回收率高，提高氢气利用率；中高负荷时，两组喷嘴同时起作用，其中大喷嘴用于增加流通面积，提供更大的燃料流量；小喷嘴用于增加高喷射速度，提高引射器性能。

技术领域

本公开涉及燃料喷射技术领域，特别是涉及一种喷嘴、基于该喷嘴的流量特性可调的引射器及其应用。

背景技术

随着全球经济的不断发展，人们对能源的需求也与日俱增。传统能源在消耗的同时也产生了大量污染物，所以开发可代替传统能源的清洁新能源越来越重要。燃料电池是一种把化学能转化成电能的装置，它具有能量转换效率高、零污染、零噪声的特点，所以燃料电池的应用具有广阔的发展前景。

燃料电池系统主要由燃料电池堆(进行化学反应)、燃料供给系统(提供燃料如氢气)、空气供给系统(提供空气中的氧气)、冷却系统组成。

发明人在研究中发现，在燃料供给系统中，进入燃料电池堆的氢气无法被完全消耗，有一部分是没有进行反应就已经被排出电池堆的，这导致了电池堆的实际效率低于理论效率。特别是在低负荷运行时，燃料利用率下降，会产生大量未消耗的氢气。这不仅降低了燃料电池的效率，也极大的浪费了资源；但是当大负荷运行时，电流阶跃上升，电池堆中氢气利用率急剧上升，甚至会出现氢气不足、电池堆的实际效率高于理论效率的异常现象。氢气不足会使得电池局部温度上升，质子交换膜被烧穿，也会使电极处的反应催化剂活性下降，降低电池堆的使用寿命。氢气不足的主要原因是电磁阀动作滞后造成氢气流量相对与负荷变化滞后。

为了解决这个问题，往往提高氢气的供应量以降低电磁阀响应时间，但是这会产生大量未消耗的氢气，燃料的使用效率会大大降低。因此如何使燃料电池系统可以根据系统负荷的增加或减少自动改变氢气供给量及回收未消耗氢气的装置，提高燃料电池的实际效率、燃料利用率，仍是待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的实施例子提供了一种喷嘴，该喷嘴能够根据系统负荷自动控制氢气和再循环氢气的供应量。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种喷嘴，包括喷嘴体、小喷嘴、大喷嘴及弹性部件；

其中，大小两组喷嘴同轴布置且均设置在喷嘴体上；

小喷嘴为一根细长且带有阀门的空心管，大小两组喷嘴之间设置有弹性部件，弹性部件一端顶住小喷嘴的阀门部位，另一端顶住大喷嘴，弹性部件在待喷射气体的作用下能够改变小喷嘴的阀门的位置，继而控制待喷射气体的流经路径。

进一步的技术方案，所述小喷嘴的阀门靠近待喷射气体进入的一端安装密封圈，在低负荷时，喷嘴入口氢气的压力低于弹性部件弹力，小喷嘴的阀门紧贴在喷嘴体，密封圈用于防止待喷射气体流进大喷嘴。

进一步的技术方案，所述小喷嘴能够沿大喷嘴内壁移动，在小喷嘴管道外壁设有衬套。

进一步的技术方案，所述大喷嘴包括多个孔道，所有孔道均与大喷嘴的入口相连通，所述弹性部件及小喷嘴的阀门部位均位于大喷嘴的入口内，且小喷嘴的阀门直径大于喷嘴入口的直径。

进一步的技术方案，所述喷嘴入口设置在喷嘴体内，所述喷嘴入口还与设置在喷嘴体内的稳压腔相通。