一种氢燃料电池引射器结构

本发明涉及气体引射，尤其是涉及一种氢燃料电池引射器结构。

背景技术：

1、氢质子交换膜燃料电池因其效率高、无污染、运行温度低、低噪声等优点而被广泛应用于交通运输领域，尤其是公交车、物流车、重型卡车等。氢燃料电池工作时，需要源源不断地从外界向燃料电池电堆氢气反应腔体供应氢气、从而形成了氢气给排系统，向燃料电池电堆空气反应腔体源源不断地供给氧气、从而形成了空气给排系统。考虑到如果氢气一直直接从燃料电池电堆氢气反应腔体出口排出而流到环境中，则必然导致氢气浪费、氢气利用率下降，因而氢气给排系统通常采用封闭循环模式，将燃料电池电堆氢气反应腔体出口排出的流体经循环装置再次供给到燃料电池电堆氢气反应腔体入口；考虑到源源不断地有氮气和水(水蒸气或液态水)在浓度差作用下从燃料电池电堆空气反应容腔渗透到燃料电池电堆氢气反应腔体，而导致封闭循环模式的氢气给排系统内燃料电池电堆氢气反应腔体的氮气和水浓度升高、氢气浓度不断下降、进一步引发氢气计量比下降等影响电化学反应活性和耐久性的问题，因而氢气给排系统在燃料电池电堆氢气反应腔体出口通常配置有尾排阀、间歇开启尾排阀以将燃料电池电堆氢气反应腔体内多余氮气和水排放到环境中。

2、氢气给排系统有氢气循环泵和引射器两种气体循环装置。氢气循环泵是电机驱动叶片式气体动力循环装置，泵内叶片是旋转部件，由于氢气给排系统内水分在冬季燃料电池电堆停机长时间静置时易于结冰导致氢气循环泵叶片被冻结而出现故障、氢气循环泵无法再次启动，因而逐渐被引射器所替代。引射器是机械结构零部件，无任何旋转部件，但引射器在设计和使用阶段就面临巨大难题，比如引射器难以覆盖燃料电池全工况范围需求。中国专利cn117913338a公开了一种燃料电池双堆氢气集成系统中的引射器管路，采用两级引射器的方案，其结构更加复杂，空间尺寸较大、控制难度大，且并未从根本上解决引射器射流气体与回流气体混合所面临的问题。因此，亟需提出一种氢燃料电池引射器结构，能够覆盖全工况范围的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种氢燃料电池引射器结构，通过引射器上设置辅助气体管，使通入的辅助气体能够起到减少混合气体与壁面之间的流动摩擦作用，并降低流动阻力，从而使引射器覆盖燃料电池全工况范围需求，并提高引射器结构的紧凑性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种氢燃料电池引射器结构，包括射流管、回流室、过渡结构、连续结构、回流管和辅助气体管；

4、所述射流管、回流室、过渡结构、连续结构依次连接，所述回流管与回流室连接；所述射流管用于通入第一射流气体；

5、所述连续结构的外周环绕设有辅助气体管，所述辅助气体管的上端设有辅助气体进口，所述辅助气体管用于将辅助气体通入连续结构中；

6、所述过渡结构用于混合第一射流气体和回流气体；所述连续结构用于将混合后的第一射流气体和回流气体与辅助气体混合，以降低混合气体的流动阻力，减少混合气体与壁面之间流动摩擦的作用。

7、进一步地，所述连续结构包括依次连接的第一混合管、第二混合管、扩压管和出口管。

8、进一步地，所述辅助气体管为中空结构，所述辅助气体管的一侧内壁上依次设有弯折段、第一旁通管路和第二旁通管路，所述第二旁通管路的另一端与辅助气体出口小管的一端连接。

9、进一步地，所述第二旁通管路呈梯形，所述第二旁通管路的一端的直径与辅助气体出口小管的直径相同，另一端的直径与第一旁通管路的直径相同。

10、进一步地，所述第一旁通管路的两端直径相同。

11、进一步地，所述辅助气体出口小管的另一端与第二混合管连接，以实现将辅助气体通入第二混合管中进行混合。

12、进一步地，所述第一混合管的内径小于第二混合管的内径。

13、进一步地，所述引射器包括三个进口和一个出口，三个进口分别为第一射流气体进口、辅助气体进口和回流气体进口，一个出口为出口管的混合气体出口。

14、进一步地，所述过渡结构包括回流室管路和射流管喷嘴，所述回流室管路的一端与射流管喷嘴尖端联通，另一端与回流室联通。

15、进一步地，所述回流室、过渡结构、辅助气体管、连续结构为一体式结构。

16、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

17、本发明通过引射器上设置辅助气体管，通入的辅助气体能够起到减少第一射流气体与回流气体的混合后的混合气体与壁面之间的流动摩擦作用，并降低流动阻力，从而提高回流气体的驱动能力，从而使引射器覆盖燃料电池全工况范围需求，并提高引射器结构的紧凑性。

技术特征：

1.一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，包括射流管(1)、回流室(2)、过渡结构(3)、连续结构(5)、回流管(6)和辅助气体管(4)；

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述连续结构(5)包括依次连接的第一混合管(501)、第二混合管(511)、扩压管(52)和出口管(53)。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述辅助气体管(4)为中空结构，所述辅助气体管(4)的一侧内壁上依次设有弯折段、第一旁通管路和第二旁通管路，所述第二旁通管路的另一端与辅助气体出口小管的一端连接。

4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述第二旁通管路呈梯形，所述第二旁通管路的一端的直径与辅助气体出口小管的直径相同，另一端的直径与第一旁通管路的直径相同。

5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述第一旁通管路的两端直径相同。

6.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述辅助气体出口小管的另一端与第二混合管(511)连接，以实现将辅助气体通入第二混合管(511)中进行混合。

7.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述第一混合管(501)的内径小于第二混合管(511)的内径。

8.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述引射器包括三个进口和一个出口，三个进口分别为第一射流气体进口、辅助气体进口和回流气体进口，一个出口为出口管(53)的混合气体出口。

9.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述过渡结构(3)包括回流室(2)管路和射流管(1)喷嘴，所述回流室(2)管路的一端与射流管(1)喷嘴尖端联通，另一端与回流室(2)联通。

10.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池引射器结构，其特征在于，所述回流室(2)、过渡结构(3)、辅助气体管(4)、连续结构(5)为一体式结构。

技术总结本发明涉及一种氢燃料电池引射器结构，包括射流管、回流室、过渡结构、连续结构、回流管和辅助气体管。射流管、回流室、过渡结构、连续结构依次连接，回流管与回流室连接；射流管用于通入第一射流气体；连续结构的外周环绕设有辅助气体管，辅助气体管的上端设有辅助气体进口；过渡结构用于混合第一射流气体和回流气体；所述连续结构用于将混合后的第一射流气体和回流气体与辅助气体混合。与现有技术相比，本发明通过引射器上设置辅助气体管，通入的辅助气体能够起到减少混合气体与壁面之间的流动摩擦作用，并降低流动阻力，从而使引射器覆盖燃料电池全工况范围需求，并提高引射器结构的紧凑性。技术研发人员：洪坡,明平文,张存满,李冰,杨代军受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25