氢气供给系统作为氢燃料电池发动机的重要系统,其作用是调节燃料电池堆入口氢气的流量和压力,来实现氢气的循环利用和燃料电池堆内部的水平衡管理。
目前行业内存在着多种氢气供给技术路线,包括有压力变化回氢模式、单氢气循环泵回氢模式、单引射器回氢模式、双引射器并联回氢模式、引射器加旁路喷射回氢模式。
压力变化回氢模式由于系统结构和控制策略比较简单,系统响应慢,电堆性能一致性较差,未进行商用。目前行业内应用比较广泛的是氢气循环泵回氢模式和引射器回氢模式。
单氢气循环泵回氢模式是利用氢气循环泵将未反应的氢气及渗透的水分循环到燃料电池入口循环利用。
其特点是结构简单、系统响应速度快,工作区间范围广,可根据燃料电池的工作状况进行主动调节。
单引射器回氢模式是一种利用引射器对燃料电池出口的氢气进行抽吸,来实现氢气的循环。其特点是结构简单、噪声低、无额外功耗,但工作区间较窄,低功率区间的可靠性差,不能进行主动调节是其主要的缺点。
随着技术的进步,研发出一种可变喷嘴引射器,可以通过改变引射器喉口截面积的方法来改变其低功率区间的可靠性差的缺点,实现在各种不同工况下完成对不同流量氢气的再循环。
双引射器并联回氢模式,由两个不同流量的引射器组成,当电堆工作在高功率区间,采用高流量引射器进行氢气循环,当电堆工作在高功率区间,通过低流量引射器进行氢气循环。
其特点是工作区间较宽大,能够满足电堆在不同功率下的使用需求。但系统结构和控制策略比较复杂。
引射器加旁路喷射回氢模式如图,在燃料电池的工作过程中,需要对燃料电池阳极侧产生的杂质及水分进行定期吹扫,以保证燃料电池阳极侧充足的氢气供应和较高氢气浓度。
因此开发出一种在传统引射器回氢模式的基础上增加旁路喷射器的方案,其作用就是对燃料电池阳极侧提供的大量氢气进行吹扫,解决传统引射器回氢模式实际运行中的杂质及水分吹扫困难的问题。
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