[发明专利]适用于氢燃料电池系统的多喷嘴引射器及氢燃料电池系统

说明书

本发明属于引射器和燃料电池领域，提供了一种适用于氢燃料电池系统的多喷嘴引射器及氢燃料电池系统。该多喷嘴引射器包括一次流管、多喷嘴结构、吸入室、二次流入口、混合室和扩散室；一次流管、多喷嘴结构、混合室和扩散室沿轴线依次连通；所述吸入室和二次流入口分别设置在多喷嘴结构两侧，且均与混合室连通；一次流管的数量与多喷嘴结构中的喷嘴数量相等且一一对应连通；一次流管用于接收减压后的高压氢气，在多喷嘴结构出口形成低压区域，以吸入二次流入口连通的燃料电池阳极出口处的气体，再经混合室混合之后送入燃料电池；其中，多喷嘴结构中各个喷嘴的工作状态由燃料电池的输出功率大小决定。

技术领域

本发明属于引射器和燃料电池领域，尤其涉及一种适用于氢燃料电池系统的多喷嘴引射器及氢燃料电池系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

质子交换膜燃料电池是一种将氢气的化学能转化为电能的能量转换装置，由于其具有效率高、启动快、功率密度高、运行声音小等优点，成为替代内燃机作为汽车的动力源泉的绿色替代品。供氢子系统作为燃料电池中重要的子系统之一，通常使用机械泵完成对氢气的再循环利用，以提高燃料电池的氢利用率，但机械泵造价高、密封性差、稳定性差且会产生额外功率消耗。引射器具有成本低、密封性好、噪音低，并且在使用过程中无寄生功率消耗等优点，有着替代机械泵的发展趋势。

引射器是一种应用广泛的流体机械，利用工作流体的射流来实现能量的转换。在燃料电池的实际应用中，传统引射器的性能主要是由燃料电池的输出功率决定。引射器的引射性能评价指标是再循环率，即为二次流质量流量与一次流质量流量的比值。在燃料电池中系统中，通常需要氢过量比大于1.5，对应所设计的引射器的再循环率大于0.5。通常燃料电池汽车面临着高速、低速、停滞等运行状况，这就要求引射器在较宽的功率范围内高效工作；当传统引射器偏离其设计的工况点之后，传统引射器的性能会大幅度衰减，这是阻碍引射器广泛应用于氢燃料电池系统的主要原因。目前，有一种可变喷嘴引射器，通过可控喷针调整喷嘴的大小来改变喷射器使用的工况范围，虽然可以解决传统引射器工作范围狭窄的问题。但是，发明人发现，由于喷针的位置需要高高精度控制，且其需要稳定的工作环境，这会将引射器的驱动装置变得极为复杂，不太适用于动态运行的车用燃料电池汽系统中。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明的第一个方面提供一种适用于氢燃料电池系统的多喷嘴引射器，其能够根据燃料电池输出功率的大小自动切换适用不同的喷嘴，可以让引射器在燃料电池大范围输出功率下工作且具有良好的性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于氢燃料电池系统的多喷嘴引射器，包括一次流管、多喷嘴结构、吸入室、二次流入口、混合室和扩散室；

所述一次流管、多喷嘴结构、混合室和扩散室沿轴线依次连通；所述吸入室和二次流入口分别设置在多喷嘴结构两侧，且均与混合室连通；其中，一次流管的数量与多喷嘴结构中的喷嘴数量相等且一一对应连通；

所述一次流管用于接收减压后的高压氢气，在多喷嘴结构出口形成低压区域，以吸入二次流入口连通的燃料电池阳极出口处的气体，再经混合室混合之后送入燃料电池；其中，多喷嘴结构中各个喷嘴的工作状态由燃料电池的输出功率大小决定。

作为一种实施方式，所述多喷嘴结构包括圆柱段和渐缩段，处于渐缩段的部分为圆锥形；处于圆柱段的部分为圆柱形。

作为一种实施方式，所述多喷嘴结构为共轴双喷嘴、对焦双喷嘴、聚焦三喷嘴或聚焦四喷嘴。

作为一种实施方式，所述共轴双喷嘴包括第一喷嘴和第二喷嘴，第一喷嘴和第二喷嘴的流通孔道沿引射器的轴线开设，其中第一喷嘴的喉部面积小于第二喷嘴的喉部面积。

作为一种实施方式，第一喷嘴的出口为圆形，第二喷嘴的出口为环形。