[发明专利]防冻引射器及其设计方法和制作方法

说明书

本发明提供了一种防冻引射器及其设计方法和制作方法，涉及燃烧电池设备的技术领域，包括以下步骤：设计引射器的主路气体入口，以控制主路气路的主路氢气质量流量输入；设计引射器的循环气体入口，以控制循环气路的循环气体质量流量输入；通过根据电堆的输出功率对应调节主路气路的主路氢气质量流量输入和循环气路的循环气体质量流量输入，使得引射器的质量引射比设计引射器的结构，利用电堆自带的循环气体的热量保证引射器内部的混合气体的温度大于0℃，保证引射器本身在工作过程中不受冻结影响工作性能，缓解了现有技术中存在的引射器内部的循环气体中水蒸气冷凝析出，会在引射器内部发生结冰、结霜现象，影响引射器工作性能的技术问题。

技术领域

本发明涉及燃烧电池设备技术领域，尤其是涉及一种防冻引射器及其设计方法和制作方法。

背景技术

在燃料电池系统控制过程中，阳极氢气循环是必不可少的一部分，阳极氢气循环既能有效防止电堆内部水淹，又能减小氢气排放次数，提高氢气利用率。

在燃料电池系统正常工作状态下，从高压氢气瓶供应的主路气体和从电堆尾部经过气液分离器分离水分后循环回来的氢气、水蒸气、氮气组成的循环气体会在引射器混合室混合，混合气体最终重新进入电堆；但是在外界温度较低的情况下，由高压气瓶供应的主路气体温度也较低，会将循环气体中的水蒸气冷凝析出，甚至在引射器内部发生结冰、结霜现象，从而影响引射器的工作性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防冻引射器及其设计方法和制作方法，以缓解现有技术中存在的引射器内部的循环气体中水蒸气冷凝析出，会在引射器内部发生结冰、结霜现象，影响引射器工作性能的技术问题。

本发明提供的一种防冻引射器的设计方法，包括以下步骤：

设计引射器的主路气体入口，以控制主路气路的主路氢气质量流量输入；其中，所述主路气体入口用于向引射器内部输送主路气体；

设计引射器的循环气体入口，以控制循环气路的循环气体质量流量输入；其中，所述循环气体入口用于接收经电堆循环回来的带有热量的循环气体，以使带有热量的循环气体输送至引射器内部；

根据循环气路的循环气体质量流量输入和主路气路的主路氢气质量流量输入得出引射器的质量引射比；

基于引射器的质量引射比设计引射器，以使引射器内部的混合气体的温度大于0℃。

在本发明较佳的实施例中，得出引射器的质量引射比的步骤包括：

引射器的质量引射比是基于循环气体质量流量与主路氢气质量流量的比值：

；

式中，r为引射器的质量引射比；m₁为循环气体质量流量，kg/s；m₀为主路氢气质量流量，kg/s。

在本发明较佳的实施例中，主路气路的主路氢气质量流量的控制公式为：

；

式中，N为单位时间转子的氢离子数量；6.02*10²³为阿伏伽德罗常量。

在本发明较佳的实施例中，电堆的输出功率的输出公式为：

；

式中，P为电堆输出功率，W；n₀为单电池数量；U₀为单电池输出电压，V；I为电堆输出电流，A；n₁为单电池反应转移电子数；e为单个电子所带电荷量，1.9*10^-19C；t为时间，s。

在本发明较佳的实施例中，使引射器内部的混合气体的温度大于0℃的步骤还包括：

；