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

背景技術(shù)：

1、燃料電池供氫系統(tǒng)是一種關(guān)鍵的能源轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)將氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生電能。然而，在傳統(tǒng)的供氫系統(tǒng)中，燃料噴射技術(shù)存在一些問(wèn)題。傳統(tǒng)的引射器無(wú)法實(shí)現(xiàn)燃料噴射的精細(xì)化和均勻性，導(dǎo)致燃料的混合效率低下，能量利用不充分。

2、具體的，引射器是一種流體設(shè)備，通過(guò)將驅(qū)動(dòng)流體（例如氫氣）加速到高速，形成低壓區(qū)，吸引并將驅(qū)動(dòng)流體與吸入流體混合，在擴(kuò)散過(guò)程中將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能以輸送混合流體。在燃料電池中，氫氣是主要的燃料來(lái)源，其高效和均勻的分布是電池性能的關(guān)鍵因素。

3、然而，現(xiàn)有的單孔引射器無(wú)法滿足這樣的需求，它在燃料混合、流量控制及燃料電池效率方面存在明顯限制：

4、1、燃料混合：?jiǎn)慰滓淦鳠o(wú)法實(shí)現(xiàn)燃料氣體和氫氣的充分混合。這是因?yàn)榱黧w從單一孔口流出時(shí)容易形成氣流束，而不是廣泛擴(kuò)散，這種狀況導(dǎo)致燃料混合不均，影響了能量轉(zhuǎn)換效率。

5、2、流量控制：傳統(tǒng)單孔引射器工作在固定的氣體供應(yīng)壓力下。它們通常無(wú)法滿足燃料電池從低負(fù)荷（如標(biāo)準(zhǔn)空冷）到高負(fù)荷（如全電負(fù)荷）的全范圍工況。這意味著，在大流量工況下，必須增加氫泵或使用兩個(gè)引射器。

6、3、燃料電池效率：由于上述原因，燃料電池的整體效率受到影響。不均勻的氫氣分布可能導(dǎo)致電池堆中某些部分的反應(yīng)活性更高，進(jìn)而在壓力懸復(fù)、氣流動(dòng)力分布和溫度分布上形成不均勻性，這可能會(huì)降低系統(tǒng)的平均效率，增加元件的磨損和劣化。

7、綜上所述，傳統(tǒng)引射器噴嘴通常由單個(gè)噴射孔組成，通過(guò)壓力差將引射流體吸入，并重新與供給的氫氣混合后重新供給電堆，來(lái)保證流量充足。傳統(tǒng)的單孔引射器通常由噴嘴、混合室、擴(kuò)散室組成，燃料通過(guò)噴嘴形成一個(gè)高速低壓的區(qū)域，通過(guò)壓力差將引射流體吸入混合，并通過(guò)擴(kuò)散室重新供給電堆。然而，傳統(tǒng)的引射器設(shè)計(jì)存在一定的局限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)氫氣與燃料的均勻混合和高效輸送，導(dǎo)致噴射效率低下。傳統(tǒng)單孔引射器的工作過(guò)程中，單噴嘴產(chǎn)生大角度的噴射流與引射流體混合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的能量損失，這會(huì)影響燃料電池的性能和效率。此外，單孔引射器無(wú)法滿足從怠速點(diǎn)到大流量工況的全覆蓋，需要增加氫泵或采用兩個(gè)引射器。因此，單孔引射器在燃料電池系統(tǒng)中存在噴射效率低下、燃料混合不均勻和能量利用不充分等技術(shù)問(wèn)題和缺陷。

8、因此，需要一種新型的高效的多孔引射器來(lái)解決這些問(wèn)題，并提高燃料電池系統(tǒng)的性能和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為克服傳統(tǒng)供氫系統(tǒng)中使用單孔引射器存在的燃料噴射效率低下和能量利用不充分的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種多孔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(wèn)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)明提供了一種多孔引射器，包括殼體，所述殼體內(nèi)部設(shè)有空腔，所述空腔包括順次設(shè)置的吸入腔、混合室、第二穩(wěn)流室和擴(kuò)壓段；

4、所述吸入腔內(nèi)安裝有噴嘴體，所述噴嘴體用于對(duì)驅(qū)動(dòng)流體進(jìn)行加速和降壓，并將加速降壓后的驅(qū)動(dòng)流體噴射到所述吸入腔內(nèi)，以形成負(fù)壓區(qū)域；

5、所述吸入腔對(duì)應(yīng)的殼體的側(cè)壁設(shè)有引射口，所述引射口用于通入引射流體，所述引射流體與加速降壓后的驅(qū)動(dòng)流體在所述混合室中混合；

6、所述第二穩(wěn)流室用于使引射流體與加速降壓后的驅(qū)動(dòng)流體充分混合，在混合過(guò)程中將加速降壓后的驅(qū)動(dòng)流體的動(dòng)能傳遞到引射流體，從而推動(dòng)引射流體加速；

7、所述擴(kuò)壓段用于接收來(lái)自第二穩(wěn)流室穩(wěn)流后的驅(qū)動(dòng)流體和引射流體的混合氣體，并將所述混合氣體排出；

8、所述噴嘴體靠近所述混合室的一端設(shè)有噴嘴組件，所述噴嘴組件包括至少一個(gè)噴嘴，所述驅(qū)動(dòng)流體經(jīng)由所述噴嘴的孔道進(jìn)行加速。

9、進(jìn)一步，所述噴嘴體遠(yuǎn)離所述混合室的一端設(shè)有射流口，所述射流口用于輸入所述驅(qū)動(dòng)流體；

10、所述噴嘴體在所述射流口和所述噴嘴之間設(shè)有供所述驅(qū)動(dòng)流體通過(guò)的第一穩(wěn)流室，用于穩(wěn)定所述驅(qū)動(dòng)流體的流動(dòng)。

11、進(jìn)一步，所述噴嘴組件上的噴嘴的流通面積小于所述第一穩(wěn)流室的流通面積。

12、進(jìn)一步，所述第一穩(wěn)流室和所述第二穩(wěn)流室均為流通面積不變的筒狀通道。

13、進(jìn)一步，所述混合室輸入所述驅(qū)動(dòng)流體和所述引射流體的一端為第一輸入端，所述混合室的另一端為第一輸出端，所述混合室從第一輸入端到第一輸出端的流通面積逐漸減小。

14、進(jìn)一步，所述擴(kuò)壓段輸入所述驅(qū)動(dòng)流體和所述引射流體的混合氣體的一端為第二輸入端，所述擴(kuò)壓段的另一端為第二輸出端，所述擴(kuò)壓段從第二輸入端到第二輸出端的流通面積逐漸增大。

15、進(jìn)一步，所述噴嘴的數(shù)量為2-16個(gè)。

16、進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)流體為氫氣。

17、根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種多孔引射器的使用方法，基于前述的多孔引射器，所述使用方法包括以下步驟：

18、通過(guò)射流口通入驅(qū)動(dòng)流體，通過(guò)引射口通入引射流體；

19、所述驅(qū)動(dòng)流體經(jīng)由噴嘴體加速降壓后與所述引射流體在混合室中進(jìn)行初步混合；

20、所述驅(qū)動(dòng)流體與所述引射流體在所述混合室中初步混合后，輸入到第二穩(wěn)流室中，在混合過(guò)程中將驅(qū)動(dòng)流體的動(dòng)能傳遞到引射流體，從而推動(dòng)引射流體加速；

21、所述驅(qū)動(dòng)流體和所述引射流體的混合氣體經(jīng)由所述第二穩(wěn)流室穩(wěn)流后進(jìn)入到擴(kuò)壓段中，并通過(guò)所述擴(kuò)壓段排出。

22、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)中安裝有前述的多孔引射器。

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

24、1、均勻高速流動(dòng)：多孔引射器有多個(gè)噴嘴，氫氣可以通過(guò)這些孔口在混合室內(nèi)形成均勻的高速流動(dòng)；

25、2、操作靈活性：通過(guò)改變噴嘴組的數(shù)量和形狀，可以針對(duì)不同的引射比要求調(diào)整流體流速；

26、3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：它的設(shè)計(jì)降低了氣體流動(dòng)阻力，并且能夠通過(guò)小孔將氫氣均勻地噴射進(jìn)混合區(qū)域，提高了混合效果和混合效率；

27、4、提高燃料電池性能：由于氫氣與燃料的均勻混合，可以有效地提高燃料電池的性能和穩(wěn)定性；

28、5、改進(jìn)流體分布：通過(guò)多個(gè)小孔，整體流體動(dòng)力分布得到改善，降低了死區(qū)效應(yīng)，提升了混合效果；

29、6、提升混合效果：小孔噴嘴的高馬赫數(shù)噴出可以增加動(dòng)能，促進(jìn)流體之間的相互擴(kuò)散和混合；

30、7、擴(kuò)大混合區(qū)域：增加了混合室直徑，增加了混合氣體的混合面積，增強(qiáng)了引射效果；

31、8、實(shí)現(xiàn)高效引射：通過(guò)高速噴射產(chǎn)生較大的湍流，增強(qiáng)了引射效果，并增加低壓區(qū)域的面積以吸入更多的二次流體；

32、9、適用廣泛：多孔引射器的設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行優(yōu)化，適用于不同類型和規(guī)格的燃料電池。

33、總的來(lái)說(shuō)，這種多孔引射器具有靈活性強(qiáng)，使用效率高，減輕流動(dòng)阻力等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效解決傳統(tǒng)單孔引射器存在的問(wèn)題，提高燃料電池的性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種多孔引射器，其特征在于：包括殼體，所述殼體內(nèi)部設(shè)有空腔，所述空腔包括順次設(shè)置的吸入腔（8）、混合室（5）、第二穩(wěn)流室（6）和擴(kuò)壓段（7）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔引射器，其特征在于，所述噴嘴體遠(yuǎn)離所述混合室（5）的一端設(shè)有射流口（2），所述射流口（2）用于輸入所述驅(qū)動(dòng)流體；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔引射器，其特征在于，所述噴嘴組件上的噴嘴（4）的流通面積小于所述第一穩(wěn)流室（3）的流通面積。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔引射器，其特征在于，所述第一穩(wěn)流室（3）和所述第二穩(wěn)流室（6）均為流通面積不變的筒狀通道。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔引射器，其特征在于，所述混合室（5）輸入所述驅(qū)動(dòng)流體和所述引射流體的一端為第一輸入端，所述混合室（5）的另一端為第一輸出端，所述混合室（5）從第一輸入端到第一輸出端的流通面積逐漸減小。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔引射器，其特征在于，所述擴(kuò)壓段（7）輸入所述驅(qū)動(dòng)流體和所述引射流體的混合氣體的一端為第二輸入端，所述擴(kuò)壓段（7）的另一端為第二輸出端，所述擴(kuò)壓段（7）從第二輸入端到第二輸出端的流通面積逐漸增大。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔引射器，其特征在于，所述噴嘴（4）的數(shù)量為2-16個(gè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔引射器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)流體為氫氣。

9.一種多孔引射器的使用方法，基于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的多孔引射器，其特征在于，所述使用方法包括以下步驟：

10.一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池系統(tǒng)中安裝有權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的多孔引射器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔引射器及其使用方法、燃料電池系統(tǒng)，屬于燃料電池的技術(shù)領(lǐng)域；包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔包括順次設(shè)置的吸入腔、混合室、第二穩(wěn)流室和擴(kuò)壓段；吸入腔內(nèi)安裝有噴嘴體，用于對(duì)驅(qū)動(dòng)流體進(jìn)行加速和降壓，并將加速降壓后的驅(qū)動(dòng)流體噴射到吸入腔內(nèi)，以形成負(fù)壓區(qū)域；吸入腔對(duì)應(yīng)的殼體的側(cè)壁設(shè)有引射口，用于通入引射流體，引射流體與加速降壓后的驅(qū)動(dòng)流體在混合室中混合；噴嘴體靠近混合室的一端設(shè)有噴嘴組件，噴嘴組件包括至少一個(gè)噴嘴，驅(qū)動(dòng)流體經(jīng)由噴嘴的孔道進(jìn)行加速。本發(fā)明提供一種多孔引射器及其使用方法、燃料電池系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)供氫系統(tǒng)中使用單孔引射器存在的燃料噴射效率低下和能量利用不充分的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：張建明,顧友杰,姬廣存,韋依寒,趙小蘭,孫耀瑋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：英嘉動(dòng)力科技無(wú)錫有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19