[发明专利]一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器

说明书

本发明公开了一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，包括喷射部分、连接部分、驱动部分、腔体部分和二次流部分；所述喷射部分与外部燃料电池氢气罐直接相连，用于将氢气喷射进腔体部分；所述连接部分用于连接喷射部分和二次流部分；所述驱动部分用于驱动喷射部分进行左右直线运动；所述腔体部分用于接收喷射进来的氢气并输出到燃料电池反应堆；所述二次流部分位于喷射部分的下方，用于再循环氢气的回收利用。本发明可以根据不同工况来调节喷嘴距，实现不同工况下的最佳回流比，同时，在保证最佳回流比的情况下保证了残余氢气的最高利用效率，大幅度提高了燃料电池的工作效率和经济性。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及到燃料电池，具体涉及一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器。

背景技术

随着人们对环境保护意识的增强以及能源的短缺，传统的内燃机汽车已经不适应当前的潮流和发展。与此同时，各种新能源汽车迅猛发展。其中，燃料电池汽车作为新能源汽车的代表性类别，受到了空前的重视，并且燃料电池汽车具有将反应堆中化学反应产生的电能直接作为汽车动力源的高能量利用效率的特性，因此在世界汽车研究领域中占据了极大的地位。

传统燃料电池汽车的燃料电池系统包括：从反应气体的化学反应中产生电能的燃料电池堆；将作为燃料的氢气供给至燃料电池堆的氢气供给装置；用于供给燃料电池堆的化学反应所需之作为氧化剂的空气(氧气)的空气供给装置；以及向外部排出作为燃料电池堆反应副产物的热量，对燃料电池堆的运行温度进行最佳控制的同时对作为副产物的水分执行管理功能的热量及水管理系统等。

氢喷射器是燃料电池系统中用于向燃料电池反应堆供应氢气的重要装置。通常情况下，供应的氢气主要由两部分组成，如图1所示：来自燃料电池氢气罐直接向燃料电池反应堆喷射的氢气；反应堆中未反应的氢气以及燃料电池系统工作过程中在电池堆和膜电极组件之间扩散的氢气混合形成二次流(再循环氢气)在氢喷射器附近的二次流入口被引入燃料电池反应堆的氢气。现有技术中的燃料电池氢喷射器如图2所示，其中喷管与喷嘴相对于整个喷射器腔体的位置可左右移动，喷管相对于喷射器相对移动从而改变喷嘴距，喷嘴为固定口径的喷嘴以至于喷嘴出口直径无法调节，虽然能满足不同工况下的最佳回流比，但是由于喷管工作时能左右移动而二次流(再循环氢气)入口的位置固定，因此二次流的再循环氢气通过氢喷射器喷嘴部造成的文丘里效应(在喷嘴处由于高速流动的氢气流会在附近产生负压，从而产生吸附作用)无法始终处于最高利用效率状态。同时，氢喷射器中再循环氢气的利用效率直接或间接的决定了燃料电池的工作效率、经济性以及安全性能。因此，如何使得再循环氢气具有最高利用效率特性就成为当前需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，可以根据不同工况来调节喷嘴距，实现不同工况下的最佳回流比，同时，在保证最佳回流比的情况下保证了残余氢气的最高利用效率，大幅度提高了燃料电池的工作效率和经济性。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，包括喷射部分、连接部分、驱动部分、腔体部分和二次流部分；所述喷射部分与外部燃料电池氢气罐直接相连，用于将氢气喷射进腔体部分；所述连接部分用于连接喷射部分和二次流部分；所述驱动部分用于驱动喷射部分进行左右直线运动；所述腔体部分用于接收喷射进来的氢气并输出到燃料电池反应堆；所述二次流部分位于喷射部分的下方，用于再循环氢气的回收利用。

优选地，所述喷射部分包括喷嘴和喷管，所述喷嘴的口径呈现逐渐缩小的状态，所述喷管为圆柱形筒体，与喷嘴固定在一起；所述喷管的一端与外部燃料电池氢气罐直接相连，另一端伸进腔体部分，所述喷嘴位于腔体部分的内部空间。

优选地，所述腔体部分包括喷射器内腔、扩散腔和腔体，喷射器内腔位于腔体的左侧，所述喷嘴位于喷射器内腔中；所述扩散腔位于腔体的右侧，用于将喷射进来的氢气扩散输出到燃料电池反应堆。