[发明专利]一种应用于氢燃料电池的串联氢气循环系统

说明书

本发明涉及一种应用于氢燃料电池的串联氢气循环系统，包括引射器、氢气循环泵、电堆和气水分离器，氢气源通过管路连接所述引射器进口，所述氢气源与引射器之间的管路上依次连接有电磁开关阀和流量调节机构，所述引射器的出口连通所述电堆的进口，所述电堆的出口连通所述气水分离器的入口，所述气水分离器的出口连通所述氢气循环泵的进气口，所述氢气循环泵的出气口连通所述引射器的引射口。采用离心式氢气循环泵与引射器串联使用，低功率段使用循环泵提高循环比，高功率段使用引射器，提高燃料电池系统的净输出功率；离心式氢气循环泵在停机状态下流阻很小，避免了串联布局循环泵需要一直工作消耗功率的情况。

技术领域

本发明涉及一种应用于氢燃料电池的串联氢气循环系统，属于氢燃料电池的氢气循环系统技术领域。

背景技术

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池要求所供应的氢气清洁无油，同时考虑输送氢气介质易燃易爆的特点，对供应系统防泄漏及可靠性也有很高要求。

应用于氢燃料电池的常规氢气循环系统中，如果只使用引射器进行氢气的循环，则引射器很难满足各功率段的氢气循环需求；只使用氢气循环泵进行氢气循环存在的问题是：在大功率燃料电池系统中消耗的功率大，而且存在体积大、重量大、噪音大等情况；常规使用的罗茨式循环泵在停机时，流阻很大，无法串联到氢气循环系统当中。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种应用于氢燃料电池的串联氢气循环系统，采用离心式氢气循环泵与引射器串联使用，低功率段使用循环泵提高循环比，高功率段使用引射器，提高燃料电池系统的净输出功率；离心式氢气循环泵在停机状态下流阻很小，避免了串联布局循环泵需要一直工作消耗功率的情况。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种应用于氢燃料电池的串联氢气循环系统，所述的串联氢气循环系统包括引射器、氢气循环泵、电堆和气水分离器，氢气源通过管路连接所述引射器进口，所述引射器的出口连通所述电堆的进口，所述电堆的出口连通所述气水分离器的入口，所述气水分离器的出口连通所述氢气循环泵的进气口，所述氢气循环泵的出气口连通所述引射器的引射口；

所述的氢气循环泵包括电机外壳、转轴、泵壳和叶轮，所述电机外壳与所述泵壳之间密封固定安装，所述电机外壳内部与所述泵壳之间构成电机内腔，所述泵壳内部设有泵内腔，所述转轴位于所述电机内腔和所述泵内腔的内部，所述转轴的中部穿过所述泵壳上端，所述转轴的上端与所述电机外壳上端转动连接，所述转轴的中部与所述泵壳转动连接；

所述电机内腔设有灌封定子和灌封转子，所述灌封定子固定安装于所述电机内腔的内壁，所述灌封转子固定安装于所述转轴上，所述灌封转子位于所述灌封定子的内部；所述泵壳上设有进气口和出气口，所述泵内腔设有叶轮，所述叶轮与所述转轴固定连接，所述泵内腔的内部设有加速流道，所述进气口和出气口均与所述加速流道相通。

本发明的有益效果是：离心式的氢气循环泵与引射器串联使用，低功率段使用氢气循环泵提高循环比，氢气循环泵运行弥补引射器循环能力不足的问题，高功率段使用引射器，提高燃料电池系统的净输出功率，所述氢气循环泵在停机状态下流阻很小，避免了串联布局循环泵需要一直工作消耗功率的情况，所以在高功率时，可以只使用引射器，避免使用氢气循环泵消耗功率；氢气循环泵与引射器串联使用，氢气循环系统控制更加简单，成本更低；