本发明专利技术提供了一种带有比例阀的燃料电池引射装置，包括：比例阀、开关阀、引射器和腔体，所述腔体包括高压腔、中压腔和低压腔；所述高压腔通过所述开关阀与所述低压腔连通，所述低压腔的出口与电堆氢气入堆管路连通；所述高压腔通过所述比例阀与所述中压腔连通，所述中压腔与所述引射器的入口相连，所述引射器的喷射口与电堆氢气入堆管路连通，所述引射器的回流入口与电堆氢气回流口连通；通过上述引射装置使氢气进入电堆的路径分为两条：路径1.氢气由高压腔经开关阀喷射到低压腔后，进入电堆；路径2.氢气由高压腔经比例阀流到中压腔，经引射器进入电堆。通过控制路径1和路径2的氢气比例，能够有效的响应电堆不同的工况需求。能够有效的响应电堆不同的工况需求。能够有效的响应电堆不同的工况需求。
【技术实现步骤摘要】
一种带有比例阀的燃料电池引射装置
[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别是涉及一种带有比例阀的燃料电池引射装置。
技术介绍
[0002]随着世界各国石油，煤炭等自然资源的匮乏，风能、核能、太阳能和燃料电池等清洁能源越来越受到各国政府的重视。我国是煤炭储量和消费的大国，同时我国又是石油、燃气的“弱国”，每年需要大量的油气进口支持，新能源产业的发展是顺应能源结构改革的必然结果。
[0003]燃料电池通过质子交换膜分隔开的2个电极中间的燃料(纯净氢气、甲烷等)的化学反应直接产生电能。相比汽油机和柴油机，燃料电池不仅有极高的能量利用效率，而且排放物只有水，对环境没有任何污染。
[0004]传统的动力系统，会释放出COx，NOx，SOx等有害气体及PM颗粒等污染物，热效率低，且污染环境。氢燃料电池，是使用氢元素，进行电解水的逆反应，把氢和氧分别供给给阳极和阴极，氢在催化剂作用下，放出电子，氢离子通过质子交换膜流向阴极，而电子通过外循环到达阴极，从而产生电流，氢离子在阴极和氧、电子结合而产生水。氢燃料电池产生电的过程，是电化学反应，直接将化学能转换为电能，整个过程的最终产物是水。氢燃料电池是无污染、无噪声、高效率的新能源，具有极大的发展潜力。
[0005]在氢燃料电池系统中，大部分的供给氢气的方式是氢气循环方式，将未反应的氢气进行再利用，从而提高氢气的利用率，同时，氢气循环还能改善电堆内的水平衡，避免电堆内发生水淹，提高电堆的工作效率。但目前的氢循环系统在使用时存在较多的问题。首先，氢气的分子量较小，一定压力的氢气很容易发生泄漏，在目前结构氢循环系统中的氢喷射器工作过程中，氢气的密封是一个难题。目前结构的氢循环系统中，会存在一个氢循环泵，使氢气在氢循环系统中流动起来，如果通过氢喷射器喷射氢气时产生的射流能量，带动氢气流动，将可以极大的简化氢循环系统的结构，取消循环泵。当引射器没有建立起压力，供给压力不足时，通常采用一种结构，将低压氢气通过旁路（BY pass）直接引入电堆。现有的氢喷射器都是用电池开关阀控制进入引射区或者旁路（BY pass）的流量和压力。
[0006]燃料电池电堆的膜的机械寿命和膜两侧的压力交变有关系，所以保证膜两侧的压差维持在较为恒定的工况下，所以需要氢气压力能够快速响应系统快速加减载等情况下的需求，因此，现有技术中常见的两种方案如下：1.采用氢气喷射器和循环泵联用的方式，氢气喷射器用来快速响应流量的供给，循环泵用来回流电堆出口的氢气，同时为氢气增湿，提高氢气利用率。
[0007]2.采用氢气喷射器和引射器联用的方式，氢气喷射器能够快速响应流量的供给，引射器用来回流电堆出口氢气，同时为氢气增湿，提高氢气利用率。
[0008]上述两种方案存在以下问题：(1)开关电磁阀存在噪音，从而导致氢气流量与电堆的需求不相适应；
(2)为了调节氢气流量，需要高频开关电磁阀，从而影响电磁阀的寿命；(3)装置结构复杂，制造成本高。
技术实现思路
[0009]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种带有比例阀的燃料电池引射装置。通过将开关阀、引射器与比例阀组合并进行了集成设计，降低了氢喷射装置和引射器集成设计中存在的噪音、密封、成本和寿命等问题。通过用比例阀控制进入引射器的前端压力，保证回流量和部分新鲜氢气供给，用开关阀快速响应电堆流量和压力的需求。
[0010]本专利技术提供一种带有比例阀的燃料电池引射装置，包括：比例阀、开关阀、引射器和腔体，所述腔体包括高压腔、中压腔和低压腔；所述高压腔连接有氢气供给管路，并通过所述开关阀与所述低压腔连通，所述低压腔的出口与电堆氢气入堆管路连通；所述高压腔通过所述比例阀与所述中压腔连通，所述中压腔与所述引射器的入口相连，所述引射器的喷射口与电堆氢气入堆管路连通，所述引射器的回流入口与电堆氢气回流管路连通。
[0011]优选地，电堆氢气入堆管路中设置有第一压力传感器，以监测电堆的入口压力。
[0012]优选地，所述引射器的入口处设置有第二压力传感器，以监测所述引射器的入口压力。
[0013]优选地，所述引射器的喷射口处设置有第三压力传感器，以监测所述引射器喷射口处的压力。
[0014]优选地，所述燃料电池引射装置中设置有控制器，根据燃料电池的工况参数，调节所述开关阀的打开或闭合，和/或，调节所述比例阀的开度。
[0015]优选地，所述燃料电池的工况参数为电流、功率、电堆需求的氢气压力中的一种或多种。
[0016]优选地，所述燃料电池引射装置的各部件之间密封连接。
[0017]采用本专利技术所述燃料电池引射装置，使氢气的进入电堆的路径分为两条：1.氢气由高压腔经开关阀喷射到低压腔后，进入电堆氢气入堆管路；2.氢气由高压腔经比例阀流到中压腔，经引射器进入电堆氢气入堆管路。
[0018]路径1中仅通过开关阀控制氢气流入电堆，可以快速响应燃料电池的流量供给。路径2中通过引射器用来回流电堆出口氢气，提高氢气供给量的精准性以及氢气的利用率。由于路径2供给的氢气占的比例可调节，通过控制路径1和路径2的氢气比例，响应电堆的不同工况参数，可以降低开关的使用时长和频率，从而降低噪声，提高寿命。具体地，当燃料电池的工况参数（可以为电流、功率、电堆需求的氢气压力等）在阈值以下时，可以关闭开关阀，打开比例阀，采用路径2对燃料电池提供氢气，根据燃料电池堆的需求调节比例阀的开度；当燃料电池的工况参数超过阈值时，可以打开开关阀，比例阀以引射器入口压力为控制目标，开关阀以电堆入口压力为控制目标，同时采用路径1和路径2对燃料电池提供氢气，以满足燃料电池堆运行的需求。
[0019]本专利技术与现有技术相比，具有如下效果：（1）通过将开关阀、引射器与比例阀组合并进行了集成设计，降低了氢喷射装置和引射器集成设计中存在的噪音、密封、成本和寿命等问题。
[0020]（2）通过用比例阀控制进入引射器的前端压力，保证回流量和部分新鲜氢气供给，
用开关阀快速响应电堆流量和压力的需求。
[0021]（3）装置结构简单，制造成本低，操作方便，运行结果可靠。
附图说明
[0022]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的带有比例阀的燃料电池引射装置的结构示意图。
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。
[0025]如附图1所示，一种带有比例阀的燃料电池引射装置，包括比例阀1、开关阀2、引射器3和腔体，所述腔体包括高压腔4、中压腔5和低压腔6；所述高压腔4通过所述开关阀2与所述低压腔6连通，所述低压腔6的出口7与电堆氢气入堆管路连通；所述高压腔4通过所述比例阀1与所述中压腔5连通，所述中压腔5与所述引射器3的入口8本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带有比例阀的燃料电池引射装置，其特征在于：所述燃料电池引射装置包括：比例阀、开关阀、引射器和腔体，所述腔体包括高压腔、中压腔和低压腔；所述高压腔连接有氢气供给管路，并通过所述开关阀与所述低压腔连通，所述低压腔的出口与电堆氢气入堆管路连通；所述高压腔通过所述比例阀与所述中压腔连通，所述中压腔与所述引射器的入口相连，所述引射器的喷射口与电堆氢气入堆管路连通，所述引射器的回流入口与电堆氢气回流管路连通。2.如权利要求1所述的带有比例阀的燃料电池引射装置，其特征在于：电堆氢气入堆管路中设置有第一压力传感器，以监测电堆的入口压力。3.如权利要求1所述的带有比例阀的燃料电池引射装置，其特征在于：所述引射器的入口处设置有第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：任树兴，周百慧，方川，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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