本發(fā)明涉及燃料電池的，更具體的，涉及一種復(fù)合引射器及其使用方法、燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在傳統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)中，燃料的引射是一個(gè)關(guān)鍵步驟，它直接影響燃料電池的性能和效率。燃料的引射依靠引射器（injector）來實(shí)現(xiàn)，引射器負(fù)責(zé)將燃料以適當(dāng)?shù)姆绞揭肴剂想姵囟鸦蛉紵抑?，以進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)和能源轉(zhuǎn)化。

2、傳統(tǒng)的單孔引射方案的工作原理為：引射器包括一個(gè)進(jìn)料通道和一個(gè)噴嘴，高壓氣體通過噴嘴后，由于絕熱膨脹，高壓運(yùn)動(dòng)流體中的壓力能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使得流速增快但是壓力下降。這時(shí)由于運(yùn)動(dòng)流體的壓降，它將在混合室中形成了一個(gè)低壓區(qū)域。由于低壓區(qū)的存在，混合腔會(huì)將吸入的流體在混合室內(nèi)與運(yùn)動(dòng)流體混合。混合流體隨后進(jìn)入文丘里管形狀的擴(kuò)散器，擴(kuò)散器中他們充分混合并將動(dòng)能重新轉(zhuǎn)換為壓力能。最后產(chǎn)生的將是一個(gè)壓力高于低壓吸入流體但低于高壓運(yùn)動(dòng)流體的混合流體。

3、然而，傳統(tǒng)的單孔引射方案使用單個(gè)噴嘴將高壓運(yùn)動(dòng)流體引入混合室中，雖然這種方案簡(jiǎn)單，但存在以下問題：

4、單引射存在引射方式單一、燃料利用效率低和引射時(shí)間長(zhǎng)等問題，主要與以下幾個(gè)因素有關(guān)：

5、1、引射方式單一：?jiǎn)我渫ǔＶ荒芡ㄟ^一個(gè)孔洞或通道進(jìn)行燃料引射，這限制了燃料的流量范圍和引射方式的多樣性，無法滿足從大流量到小流量的全功率引射需求；

6、2、燃料的利用效率較低：由于單孔引射器引射比受限于孔徑，無法實(shí)現(xiàn)高效的利用驅(qū)動(dòng)流體，利用效率相對(duì)較低，驅(qū)動(dòng)流體引無法充分帶動(dòng)引射流體向前運(yùn)動(dòng)，浪費(fèi)燃料資源；

7、3、引射時(shí)間和啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)：由于單引射無法快速調(diào)節(jié)燃料流量，對(duì)于大范圍的負(fù)載變化或快速啟動(dòng)的要求往往不能滿足，引射時(shí)間和啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)會(huì)影響燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性和工作效率。

8、例如，申請(qǐng)?zhí)枮閏n201621090937.3的中國(guó)實(shí)用新型專利，其公開了一種用于常溫天然氣引射液化天然氣低溫蒸發(fā)氣的引射器，其包括一噴管，所述噴管的一端為進(jìn)口端，另一端為出口端，所述噴管由進(jìn)口端到出口端順次設(shè)置一吸入室、一混合室和一擴(kuò)壓室，所述混合室為一平直管段，所述擴(kuò)壓室為一擴(kuò)張管道，所述吸入室與混合室的連接處為一收縮管段；在所述噴管的進(jìn)口端設(shè)置一向吸入室延伸的噴嘴，所述噴嘴由噴嘴入口到噴嘴出口順次設(shè)置一收縮段和一擴(kuò)張段；在所述吸入室的一側(cè)設(shè)置一引射管。對(duì)于該單孔引射方案，其無法覆蓋大流量到小流量的全功率引射要求且單孔引射器只能通過一個(gè)孔洞引入燃料，導(dǎo)致燃料的壓力分布不均勻，影響燃料電池的性能和效率。此外，單孔引射器無法靈活地調(diào)節(jié)燃料的流量，在不同負(fù)載條件下無法及時(shí)的調(diào)整會(huì)影響系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

9、綜上所述，傳統(tǒng)的單孔引射方案存在引射方式單一、燃料利用效率低和引射、啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的問題，這些限制了燃料電池系統(tǒng)的性能和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決傳統(tǒng)的單孔引射方案存在的引射方式單一、燃料利用效率低和引射、啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的問題，而提供一種復(fù)合引射器及其使用方法、燃料電池系統(tǒng)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合引射器，其包括互相連接的第一引射段和第二引射段，所述第二引射段套裝在所述第一引射段一端的外部，與所述第一引射段圍合成一安裝腔體；

4、所述第一引射段為軸向兩端開口的第一腔體，所述第一引射段遠(yuǎn)離所述第二引射段的一端安裝有噴管，所述第一引射段伸入所述第二引射段的一端設(shè)有噴嘴段；所述噴嘴段的外壁與所述第二引射段的內(nèi)壁圍合成引射腔；所述第一引射段的側(cè)壁上設(shè)有與第一引射段連通的引射口；所述噴嘴段內(nèi)部開設(shè)有孔道，所述孔道包括連通所述噴嘴段與所述第一引射段的第一穩(wěn)流室以及與第一穩(wěn)流室連通的第一擴(kuò)壓段；

5、所述第二引射段為軸向兩端開口的第二腔體，所述第二引射段的入口處與所述第一引射段連接，所述第二引射段的出口處設(shè)有出口通道，所述出口通道包括第二穩(wěn)流室以及與外部連通的第二擴(kuò)壓段，所述第二穩(wěn)流室與所述第一擴(kuò)壓段連通；所述第二引射段的側(cè)壁上設(shè)有與第二引射段連通的第二射流口；

6、所述噴嘴段靠近所述第二穩(wěn)流室的一端設(shè)有噴嘴機(jī)構(gòu)，所述噴嘴機(jī)構(gòu)設(shè)有噴嘴，所述引射腔通過所述噴嘴與所述第二穩(wěn)流室連通。

7、進(jìn)一步，所述噴管伸入所述第一引射段內(nèi)部的一端設(shè)有第一噴嘴，所述噴管位于所述安裝腔體外部的一端設(shè)有第一射流口。

8、進(jìn)一步，所述噴嘴機(jī)構(gòu)為設(shè)置在所述噴嘴段一端的筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部開設(shè)有流體通道，所述流體通道與所述第二穩(wěn)流室連通；

9、所述筒狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁斜向開設(shè)有第二噴嘴，所述第二噴嘴的入口端位于所述引射腔中，所述第二噴嘴的出口端位于所述第二穩(wěn)流室中。

10、進(jìn)一步，所述第二噴嘴設(shè)置有至少一個(gè)，若干個(gè)所述第二噴嘴呈環(huán)狀分布在所述筒狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。

11、進(jìn)一步，所述第二噴嘴的數(shù)量為2-16個(gè)，所述第二噴嘴的入射角度為2-40°。

12、進(jìn)一步，所述噴嘴機(jī)構(gòu)由所述噴嘴段的外側(cè)壁與所述第二引射段的內(nèi)側(cè)壁之間的間隙構(gòu)成，所述間隙為第三噴嘴。

13、進(jìn)一步，所述第三噴嘴為環(huán)形噴嘴，所述引射腔通過所述第三噴嘴與所述第二穩(wěn)流室連通。

14、進(jìn)一步，所述第一擴(kuò)壓段靠近所述第一穩(wěn)流室的一端為第一入口端，所述第一擴(kuò)壓段靠近所述第二穩(wěn)流室的一端為第一出口端，所述第一擴(kuò)壓段從第一入口端到第一出口端的內(nèi)徑逐漸增大；

15、所述第二擴(kuò)壓段靠近所述第二穩(wěn)流室的一端為第二入口端，所述第二擴(kuò)壓段靠近外部的一端為第二出口端，所述第二擴(kuò)壓段從第二入口端到第二出口端的內(nèi)徑逐漸增大。

16、根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合引射器的使用方法，基于前述的復(fù)合引射器，所述使用方法包括以下步驟：

17、從第一射流口通入第一流體，所述第一流體經(jīng)過第一噴嘴加速后通過第一穩(wěn)流室與引射口吸入的第二流體混合，混合后的流體為第一混合流體；所述第一混合流體通過第一穩(wěn)流室來到第一擴(kuò)壓段；

18、第二射流口吸入的第三流體經(jīng)過噴嘴段一端設(shè)置的噴嘴機(jī)構(gòu)進(jìn)行加速；加速后的第三流體與來自第一擴(kuò)壓段的第一混合流體混合成第二混合流體；所述第二混合流體通過第二穩(wěn)流室進(jìn)入到第二擴(kuò)壓段，并從第二擴(kuò)壓段的第二出口端輸出到外部。

19、根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)中安裝有前述的復(fù)合引射器。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

21、本發(fā)明提供了一種復(fù)合引射器及其使用方法、燃料電池系統(tǒng)，能夠解決目前市面上采用單引射存在的問題。相較于傳統(tǒng)方案的引射方式單一，燃料的利用效率較低，同時(shí)引射時(shí)間和啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)；本發(fā)明集成了主引射和旁通路引射口，通過復(fù)合引射的方式實(shí)現(xiàn)一次引射后的加速效果，提高了燃料氣體的利用率，縮短了引射時(shí)間和啟動(dòng)時(shí)間。

22、具體的，本發(fā)明可以提高工作性能，通過改變第二組噴嘴數(shù)量以及孔徑，將引射過程中排氣、排水利用，通過復(fù)合的引射結(jié)構(gòu)滿足怠速點(diǎn)的工況需求，以及大流量下的工況需求。相較于單引射結(jié)構(gòu)，復(fù)合引射效率更高，且引射效果更好，通常單引射結(jié)構(gòu)需要在怠速點(diǎn)的工況加入氫泵或采用兩個(gè)單結(jié)構(gòu)引射器來滿足設(shè)備的使用需求。而采用復(fù)合引射的方式將流體通過二次引射，縮小體積的同時(shí)，避免了使用氫泵帶來的維修成本以及采用雙引射器帶來的使用成本。此外，由于采用復(fù)合引射的方式，流體在經(jīng)過第一引射區(qū)后隨即被第二引射段加速，能量損耗大大減少，滿足全工況使用的同時(shí)增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。