质子交换膜燃料电池具有能源转换效率高、清洁无污染、启动温度低、功率覆盖广的优点,因而被公认为理想的车用能源转换装置。在氢燃料电池的氢气子系统中,氢气循环泵和引射器作为氢气再循环模式中的关键循环设备,可以将电堆阳极出口未参加反应的湿润氢气循环回阳极进口,从而提高氢气利用效率和优化电池水热管理能力。回流泵为主动控制零部件,具有精确控制,单独调节的优势一度被广泛应用。然而,由于其硬件成本高及辅助功耗大,易发生故障的劣势在近年来逐渐被替代。引射器为被动部件,在相同的回流条件下无需辅助功耗,有利于减小氢耗,提高系统效率。
燃料电池发动机氢路循环系统
现阶段燃料电池系统市场主要的产品仍以回流泵为主,引射器具有结构简单,运行可靠的优势受到各大系统厂家及零部件供应厂家青睐。引射器的研发逐渐进入样件开发与装机试用阶段。雄韬氢雄作为国内主要的燃料电池系统解决方案供应商,具有燃料电池发动机系统全流程自主研发能力,对于氢路子系统,建立了从仿真到测试及装车验证的能力。近年来,以降低氢耗为主要目标,以自主开发为抓手,提出采用自研引射器替代回流泵方案,目前自主开发引射器及集成部件实现5-130kW燃料电池系统宽功率范围覆盖,可降低氢耗5%,降低氢气回路成本50%。并且已经完成装机实验。
其中单喷嘴引射器,已经成功应用于80kW燃料电池系统,从概念设计—系统指标测试,参数提取—引射器设计—流场模拟及分析—样件加工—引射器测试—装车实验,经过不断迭代与优化,历时近一年完成。目前已在80kW装车系统上稳定运行超一年,总计行驶里程超10000公里。
雄韬氢雄自研单喷嘴引射器
除上述单喷引射器之外,针对目前大功率燃料电池系统市场需求,雄韬氢雄研发中心已自主开发了双喷引射器以满足大功率燃料电池对较大氢气流量的需求,经过测试,此款引射器具有流量调节范围宽,功率覆盖范围广的技术优势,能够满足240kW大功率系统的供氢需求。同时具有较低的制造成本,在单喷引射器的基础上做出实现较大跨越。
雄韬氢雄自研双喷嘴引射器
在引射器开发基础上,雄韬氢雄还进行了引射与分水器集成件的开发与利用,充分利用自研装备进行优化降本。将自研引射器与自研分水器结合,精简结构,优化性能,以期在未来大功率系统中发挥强大的功能。
雄韬氢雄自研引射器与分水器集成件
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