燃料电池氢气供给模块及燃料电池系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池氢气供给模块及燃料电池系统。


背景技术：

2.在燃料电池系统工作时，使用引射器驱动气流从而实现燃料电池的阳极尾排氢循环，然而小功率引射器无法在较大功率范围使用，大功率引射器在小功率范围内引射能力不足。为了满足全功率范围氢气循环需求，通常需要使用氢气循环泵输送氢气，或者，并列使用两个引射器，仅一个引射器工作可满足燃料电池小功率运行，两个引射器同时工作可满足燃料电池大功率运行。然而，氢气循环泵会增加系统功耗，增加引射器数量会导致系统结构复杂、增大设备布置空间。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种燃料电池氢气供给模块及燃料电池系统，以缓解现有技术中燃料电池氢气供给模块无法兼顾较大功率范围使用的技术问题。
4.第一方面，本实用新型提供的燃料电池氢气供给模块，包括：三通控制阀、引流件和混合三通件；
5.所述三通控制阀的主通口、所述引流件和所述混合三通件依次流体连通；
6.所述三通控制阀的旁通口与所述混合三通件流体连通。
7.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述引流件包括：喷射器和引射器，所述主通口、所述喷射器、所述引射器和所述混合三通件依次流体连通。
8.第二方面，本实用新型提供的燃料电池系统，包括：燃料电池和第一方面记载的燃料电池氢气供给模块，所述混合三通件与所述燃料电池流体连通。
9.结合第二方面，本实用新型提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述燃料电池系统还包括气液分离器，所述气液分离器用于与所述燃料电池的阳极出口流体连通，所述气液分离器的排氢口与所述引流件流体连通。
10.结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述气液分离器的排水口和氮气出口分别与尾排管路流体连通。
11.结合第二方面的第二种可能的实施方式，本实用新型提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述排水口与所述尾排管路之间安装有排水阀。
12.结合第二方面的第二种可能的实施方式，本实用新型提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述氮气出口与所述尾排管路之间安装有排氮阀。
13.结合第二方面的第二种可能的实施方式，本实用新型提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，所述尾排管路中安装有消音器。
14.结合第二方面的第二种可能的实施方式，本实用新型提供了第二方面的第六种可
能的实施方式，其中，所述引流件的出口端与所述尾排管路之间安装有泄压阀。
15.结合第二方面，本实用新型提供了第二方面的第七种可能的实施方式，其中，所述三通控制阀配置为电子三通阀。
16.本实用新型实施例带来了以下有益效果：采用三通控制阀的主通口、引流件和混合三通件依次流体连通，三通控制阀的旁通口与混合三通件流体连通，在燃料电池低功率运行时氢气流经主通口和引流件进入混合三通件，在燃料电池高功率运行时氢气分别通过主通口和旁通口分别流入混合三通件，氢气循环时无寄生功率产生，可以兼顾燃料电池高功率和低功率运行时的氢气需求。
17.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的燃料电池系统的示意图。
20.图标：001-三通控制阀；101-主通口；102-旁通口；002-引流件；210-喷射器；220-引射器；003-混合三通件；004-气液分离器；401-排氢口；402-排水口；403-氮气出口；005-尾排管路；006-消音器；007-排水阀；008-排氮阀；009-泄压阀；010-燃料电池。
具体实施方式
21.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.如图1所示，本实用新型实施例提供的燃料电池氢气供给模块，包括：三通控制阀
001、引流件002和混合三通件003；三通控制阀001的主通口101、引流件002和混合三通件003依次流体连通，三通控制阀001的旁通口102与混合三通件003流体连通。
25.燃料电池低功率运行时，氢气自三通控制阀001的主通口101经引流件002和混合三通件003通入燃料电池中；燃料电池高功率运行时，一部分氢气自三通控制阀001的旁通口102经混合三通件003通入燃料电池中，并且，另一部分氢气自主通口101经引流件002和混合三通件003通入燃料电池中。无需在旁通口102中安装引射器220，故而在燃料电池低功率运行时不会存在闲置的引射器220，无寄生功率产生，且可以兼顾燃料电池高功率和低功率运行时的氢气需求。
26.在本实用新型实施例中，引流件002包括：喷射器210和引射器220，主通口101、喷射器210、引射器220和混合三通件003依次流体连通。
27.具体的，喷射器210可将高压气体的压力能转换为速度能，进而使气体加速流动；引射器220可利用高速高能流体引射低速低能流体，能够驱动旁通口102中的气体流入混合三通件003中，从而实现引射气体和分流气体在混合三通件003中混合。
28.如图1所示，本实用新型实施例提供的燃料电池系统，包括：燃料电池010和上述实施方式记载的燃料电池氢气供给模块，混合三通件003与燃料电池010流体连通。
29.在本实用新型实施例提供的燃料电池系统在运行时，配置使用低功率款引射器220，例如可选用功率范围小于等于80kw的引射器220，确定引射器220一次流的最大流量，以及最大流量所对应的系统功率点。当系统运行在引射器220一次流最大流量所对应功率点以下时，控制三通控制阀001的旁通口102关闭，气流全部经主通口101依次流经喷射器210和引射器220进入混合三通件003中；当系统运行功率处于引射器220一次流最大流量对应的功率点以上时，控制三通控制阀001的旁通口102开启，并调控三通控制阀001的开度，保证进入引射器220的流量与一次流量最大流量相同，旁通流量在气体进堆前与引射器220输出的气体进入到混合三通件003中混合，混合后的气体进入燃料电池010中。当气液分离器004中氢气浓度低于预设值时，控制排氮阀008开启，从而可将尾排气体排出，从而确保入堆气体的氢浓度。
30.进一步的，燃料电池系统还包括气液分离器004，气液分离器004用于与燃料电池010的阳极出口流体连通，气液分离器004的排氢口401与引流件002流体连通。
31.具体的，气液分离器004可分离尾排氢气中的液态水，阳极出口的尾排氢气经排氢口401流入引射器220，随后经混合三通件003混合后流入燃料电池010中。
32.进一步的，气液分离器004的排水口402和氮气出口403分别与尾排管路005流体连通。
33.经气液分离器004分离出的液态水可经尾排管路005排出，当分离出的气体中氢含量较低时，氮气经氮气出口403通入尾排管路005。
34.进一步的，排水口402与尾排管路005之间安装有排水阀007，通过调节排水阀007的开闭状态，从而可以控制气液分离器004排水管路的通断状态。
35.进一步的，氮气出口403与尾排管路005之间安装有排氮阀008，通过调节排氮阀008的开闭状态，从而可以控制氮气排放。当气液分离器004中氢气浓度低于设定值时，控制排氮阀008开启，氮气自氮气出口403排放至尾排管路005中。
36.进一步的，尾排管路005中安装有消音器006，通过消音器006可降低甚至消除尾排
噪音。
37.进一步的，引流件002的出口端与尾排管路005之间安装有泄压阀009，当管路汇总压力大于泄压阀009的设定压力时，气体能够经泄压阀009流出，从而实现对管路内部气压的调节，进而确保氢气供给压力稳定、安全。
38.进一步的，三通控制阀001配置为电子三通阀，通过电子三通阀可调节旁通口102的开度，从而改变自旁通口102分流至混合三通件003的氢气流量；并且，电子三通阀能够调控进入到喷射器210和引射器220的一次配气流量。
39.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。