[发明专利]氢气供应装置、燃料电池发电装置、燃料电池氢气循环装置及其控制方法

说明书

本发明揭示了一种氢气供应装置、燃料电池发电装置、燃料电池氢气循环装置及其控制方法，所述燃料电池氢气循环装置包括引射器本体、多通阀座、多通电磁阀、至少两个引射喷嘴；所述引射器本体分别设有进气口接头、引射口接头及出气口接头；所述引射器本体内设有引射腔，所述引射腔包括至少两个相互隔离的子引射腔，各子引射腔分别设有一引射喷嘴；所述引射器本体通过连接所述多通阀座，所述多通阀座设置有氢进电磁阀及至少两个压力控制阀；所述氢进电磁阀与所述进气口接头连通，各压力控制阀与对应的子引射腔连接。本发明可最大限度地保证多个不同工况点的引射效果；满足大功率电堆小电密点小流量高过量系数比、大电密点大流量低过量系数比的要求。

技术领域

本发明属于氢气供应技术领域，涉及一种燃料电池，尤其涉及一种燃料电池氢气供应循环装置及其控制方法。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为同时没有机械传动部件，故没有噪音，排放出的有害气体极少声污染。

为了提高氢气利用率，降低燃料电池发电成本，并且获得更高的电堆性能，往往对电池堆阳极氢气进行循环供应。常见的氢气循环供应方案有引射器和循环泵两种技术路线，为电堆运转提供压力稳定的氢气，为PEM的压力平衡和水平衡作出应有贡献。

氢气引射器是将储氢瓶中出来的高压力低流速的氢气通过引射器，利用文丘里工作原理，将高压气体所具有的势能转化为动能，将燃料电池出口处的氢气回吸至入口处，并和高压储氢瓶供给的氢气进行混合。混合后的氢气具有一定的温、湿度，有利于提高燃料电池堆的工作性能。

由于氢气引射器是一种被动循环的装置，机械结构确定后，能够循环的过量系数比是固定的，而且由于文丘里管的特性，能提供的最大供应氢气流量越大，整个工作范围内的过量系数会越小。而大功率的电堆，具有小电密点的氢气过量系数要求高，大电密点氢气过量系数要求低的特性。这导致能满足的大功率电堆氢气需求的引射器，无法满足小电密点的氢气过量系数。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的氢气循环装置，以便克服现有氢气循环装置存在的上述至少部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种氢气供应装置、燃料电池发电装置、燃料电池氢气循环装置及其控制方法，可最大限度地保证多个不同工况点的引射效果。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种燃料电池氢气循环装置，所述燃料电池氢气循环装置包括：引射器本体、多通电磁阀、至少两个引射喷嘴。

所述引射器本体分别设有进气口接头、引射口接头及出气口接头；所述引射器本体内设有引射腔，所述引射腔包括至少两个相互隔离的子引射腔，各子引射腔分别设有一引射喷嘴。

至少两个相互隔离的子引射腔中，存在两个子引射腔，其拥有不同直径的引射喷嘴及腔体构造，分别适配大功率电堆小电密段高引射当量比小流量需求及大电密段低引射当量比大流量需求的不同工况。

所述多通阀座设置有氢进电磁阀及至少两个压力控制阀；所述氢进电磁阀与所述进气口接头连通，各压力控制阀与对应的子引射腔连接。

所述引射器本体连接所述多通电磁阀；所述多通电磁阀包括连接进气口接头的第一通路以及分别连接各引射空间的至少两个第二通路，各第二通路连接所述引射口接头。

所述燃料电池氢气循环装置进一步包括控制器，所述控制器用以接收引射腔内设定区域的压力数据。

所述控制器的输出端连接多通电磁阀的输入端及各压力控制阀的输入端，用以将控制信号发送至多通电磁阀及各压力控制阀，控制其动作。