[發明專利]一種燃料電池氫噴引射器及其控制方法

在審

• 申請號: 202110547912.0
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113113642A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 任樹興;周百慧;方川;洪坡
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/0438;H01M8/04537;H01M8/04746;H01M8/04955
• 代理公司: 北京共騰智慧專利代理事務所(普通合伙) 11608
• 代理人: 姚星

本發明提供一種燃料電池氫噴引射器及其控制方法，所述氫噴引射器包括第一氫噴、第二氫噴及引射器，所述第一氫噴的腔體出口處設置有所述引射器，引射器的噴射出口與電堆氫氣入堆管路連通，所述第二氫噴的腔體出口與電堆氫氣入堆管路直接連通，在氫噴引射器的控制過程中，包括：獲取電堆電流與預設的閾值進行比較：當實際電流大于預設的閾值時，所述第一氫噴以所述引射器入口壓力為控制目標，所述第二氫噴以電堆入口壓力為控制目標；當實際電流小于等于預設的閾值時，第二氫噴保持關閉，第一氫噴以電堆入口壓力為控制目標。本發明將多個氫噴和引射器組合并進行了集成設計，根據實際需要設置氫噴的數量，使得氫氣供應系統更靈活，適用性更好。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別是涉及一種燃料電池氫噴引射器及其控制方法。

背景技術

傳統的動力系統，會釋放出COx，NOx，SOx等有害氣體及PM顆粒等污染物，熱效率低，且污染環境。氫燃料電池，是使用氫元素，進行電解水的逆反應，把氫和氧分別供給給陽極和陰極，氫在催化劑作用下，放出電子，氫離子通過質子交換膜流向陰極，而電子通過外循環到達陰極，從而產生電流，氫離子在陰極和氧、電子結合而產生水。氫燃料電池產生電的過程，是電化學反應，直接將化學能轉換為電能，整個過程的最終產物是水。氫燃料電池是無污染、無噪聲、高效率的新能源，具有極大的發展潛力。

隨著世界各國石油，煤炭等自然資源的匱乏，風能、核能、太陽能和燃料電池等清潔能源越來越受到各國政府的重視。我國是煤炭儲量和消費的大國，同時我國又是石油、燃氣的“弱國”，每年需要大量的油氣進口支持，新能源產業的發展是順應能源結構改革的必然結果。

燃料電池通過質子交換膜分隔開的2個電極中間的燃料(純凈氫氣、甲烷等)的化學反應直接產生電能。相比汽油機和柴油機，燃料電池不僅有極高的能量利用效率，而且排放物只有水，對環境沒有任何污染。

在此背景之下開發出了使用清潔能源氫氣作為燃料的燃料電池汽車，具有節能、環保、續駛里程長等優點，但也面領著瞬時動力不足，系統功率調節較慢的問題。目前國內的燃料電池汽車的供氫控制系統多使用高壓瓶閥和比例閥相互配合的架構，該系統具有成本低，控制簡便的優點，但由于其只具有開啟關閉2種狀態，無法精確調節供氫量，系統反應遲滯，在使用過程中具有反應遲緩，靈敏性差的缺點。

現有技術中另一種供氫裝置為，采用氫氣噴射器和循環泵聯用的方式，氫氣噴射器用來快速響應流量的供給，循環泵用來回流電堆出口的氫氣，同時為氫氣增濕，提高氫氣利用率。

上述兩種方案存在以下問題：

（1）燃料電池輔助系統功耗較大；

（2） 零部件較多，循環泵需單獨控制，增加零部件，增加故障源；

（3）現有結構集成度不高

（4）燃料電池輸出電流密度高時，氫氣往往供給不足。

發明內容

針對現有技術中的上述問題，本發明提供一種燃料電池氫噴引射器及其控制方法。通過將多個氫噴和引射器組合并進行了集成設計，從而省略了氫氣循環泵，減少零部件及配合的管路等，減少部件出現故障的可能性；同時用若干電控閥控制進入引射器和進入每個氫噴的氫氣流量，按需分配相應的流量，以適應不同的功能需求；氫氣供給裝置的體積小、功能齊全、減少燃料電池的功耗。

本發明提供一種燃料電池氫噴引射器，包括至少兩個氫噴（例如第一氫噴、第二氫噴）和一個引射器，所述第一氫噴、第二氫噴分別獨立的與氫氣供給管路相連，所述氫氣供給管路用于將氫源中的高壓氫氣輸送至氫噴；所述第一氫噴的腔體出口處設置有所述引射器，引射器的噴射出口與電堆氫氣入堆管路連通，所述高壓氫氣在所述氫氣供給管路經第一氫噴噴射至第一氫噴腔體中，所述第一氫噴腔體中的氫氣經所述引射器噴射至電堆氫氣入堆管路中，所述第二氫噴的腔體出口與電堆氫氣入堆管路直接連通，從而所述高壓氫氣通過第二氫噴能夠直接進入電堆氫氣入堆管路。