[实用新型]一种用于燃料电池氢气供应及循环的系统

说明书

本实用新型涉及一种用于燃料电池氢气供应及循环的系统，其中，在燃料电池的氢气入口处依次连接氢气源、减压阀、喷射器、引射器以及进氢电磁阀，引射器设有进料口、排料口、循环口a以及循环口b，进料口与喷射器连接，排料口与进氢电磁阀连接，在燃料电池的氢气出口处连接有三通阀，三通阀的一个出口通过排氢管路连接尾气处理单元，三通阀的另一个出口连接水汽分离器，水汽分离器的底部连接排氢管路，水汽分离器的顶部分别与循环口a以及循环口b连接。本实用新型通过喷射器和引射器的结合，降低了系统的整体功耗、提高了氢气的回收利用率、缩小了系统体积、提高了氢气供应量的可控性、缩短了控制时间、节约了系统成本。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种用于燃料电池氢气供应及循环的系统。

背景技术

燃料电池技术是一种新能源行业，在未来车行业应用中具有较好前景。

在燃料电池系统子系统氢气系统中，通常采用的比例阀和循环泵提供和循环氢气。这存在一定的弊端。比例阀控制氢气流量的方式是通过PID控制，根据压降来匹配流量和占空比，这使得氢气流量的供应无法达到精准，同时控制响应时间较长。

但是，循环泵在循环氢气的过程中，存在一定的功耗。当系统的功率越大，循环的氢气量也增大时，循环泵的转速也会跟着增大，此时，循环泵的整体功耗就会加大，进而增大了整个系统的功耗，同时增加了整个系统管路的连接，系统体积较大。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种持续稳定，简单易控的氢气供应及循环的系统。

为了实现本实用新型之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种用于燃料电池氢气供应及循环的系统，所述系统包括燃料电池，在所述燃料电池的氢气入口处依次连接氢气源、减压阀、喷射器、引射器以及进氢电磁阀，所述引射器设有进料口、排料口、循环口a以及循环口b连接，所述进料口与喷射器连接，所述排料口与进氢电磁阀连接，在所述燃料电池的氢气出口处连接有三通阀，所述三通阀的一个出口通过排氢管路连接尾气处理单元，所述三通阀的另一个出口连接水汽分离器，所述水汽分离器的底部连接排氢管路，所述水汽分离器的顶部分别与循环口a以及循环口b，且在水汽分离器与循环口b的连接管路上设有循环电磁阀。本申请采用喷射器来控制氢气的喷射量，根据加载电流需求和电流变化率计算所需氢气流量，从而使用喷射器提供所需氢气量，这改变了传统使用的调节比例阀占空比控制流量，使控制时间缩短，响应快，可适应大小功率任意快速转变。同时，由于供应氢气计量比大于1(计量比＝(喷射器喷射量+水汽分离器循环氢气量)/喷射器喷射量)，剩余的氢气从电堆出口经水汽分离器后通过引射器引射回燃料电池。引射氢气回燃料电池分为两路，当低功率段时，使用循环口a循环，当高功率段时，同时采用循环口a和循环口b共同运转。喷射器和引射器的结合，降低了系统的整体功耗、提高了氢气的回收利用率、缩小了系统体积、提高了氢气供应量的可控性、缩短了控制时间、节约了系统成本、减少了系统管路长度，提高了整体气密性。

在第一方面的一种实施方式中，所述三通阀的一个出口通过排氢管路连接尾气处理单元，且在所述排氢管路上设有排氢电磁阀；所述水汽分离器的底部和排氢管路之间设有排水电磁阀。

在第一方面的一种实施方式中，所述燃料电池的氢气入口处和氢气出口处均设有温度传感器和压力传感器。此处的温度传感器和压力传感器用于监控燃料电池氢气入口处及氢气出口处的温度和压力，避免进入燃料电池的氢气压力过大、温度失调，提高燃料电池发电性能；同时便于策略的调控和改变。

在第一方面的一种实施方式中，所述燃料电池的氢气入口处和氢气出口处之间设有泄压支路，且在所述泄压支路上设置泄压阀。一般来说，当燃料电池氢气出口处的压力1.7bar时，开启泄压阀进行泄压。

在第一方面的一种实施方式中，所述系统设有吹扫单元，所述吹扫单元包括氮气源，所述氮气源与氢气源并列设置，且氮气源与减压阀连接，且在连接管路上设置单向阀。