本發(fā)明涉及引射裝置，具體而言，涉及一種引射裝置及具有其的氫燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，氫燃料電池系統(tǒng)是將氫氣與氧化劑電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，而氫燃料電池的陽(yáng)極腔通常采用封閉性循環(huán)工藝，陽(yáng)極腔循環(huán)系統(tǒng)通常采用氫氣循環(huán)泵或者引射器作為氫氣回流裝置，以挺高氫氣利用率。相較于氫氣循環(huán)泵，引射器裝置沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件、運(yùn)行噪音小、可靠性高，且無(wú)需耗能，是燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)的理想裝置。

2、然而，氫燃料電池系統(tǒng)通常運(yùn)行環(huán)境溫度在-30℃～45℃范圍內(nèi)，而系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中，陰極反應(yīng)生成的水會(huì)擴(kuò)散到陽(yáng)極腔內(nèi)，陽(yáng)極腔雖設(shè)計(jì)排水裝置，但停機(jī)后的降溫會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極腔內(nèi)的氣態(tài)水冷凝成液態(tài)，在零度以下的環(huán)境中，引射器容易出現(xiàn)內(nèi)部結(jié)冰，導(dǎo)致燃料電池系統(tǒng)供氫異常，無(wú)法正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種引射裝置及具有其的氫燃料電池系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的引射器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)冰的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種引射裝置，包括：

3、引射器；

4、換熱管路，設(shè)置在引射器的外壁處；換熱管路的管腔為用于供換熱介質(zhì)流通的換熱流道；換熱管路包括至少兩個(gè)換熱管段，相鄰兩個(gè)換熱管段相互連通且間隔設(shè)置；

5、連通管路，連通管路的一端與引射器的引射入口相連通、另一端與氫氣源相連通；連通管路具有連通管段，連通管段的設(shè)置在引射器的外壁處并位于相鄰兩個(gè)換熱管段之間，以使相鄰兩個(gè)換熱管段均與連通管段進(jìn)行熱交換。

6、進(jìn)一步地，連通管路沿引射器的延伸方向呈螺旋狀纏繞在引射器上，連通管路的螺旋段形成連通管段；或者，

7、連通管路包括至少兩個(gè)連通管段，各個(gè)連通管段均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，相鄰兩個(gè)連通管段相互連通且沿引射器的延伸方向間隔排列設(shè)置，至少兩個(gè)換熱管段和至少兩個(gè)連通管段一一對(duì)應(yīng)且交替地設(shè)置。

8、進(jìn)一步地，換熱管路沿引射器的延伸方向呈螺旋狀纏繞在引射器上；或者，

9、各個(gè)換熱管段均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，至少兩個(gè)換熱管段沿引射器的延伸方向間隔排布以形成環(huán)套結(jié)構(gòu)，引射器的至少部分穿設(shè)在環(huán)套結(jié)構(gòu)內(nèi)且與環(huán)套結(jié)構(gòu)相對(duì)設(shè)置。

10、進(jìn)一步地，引射器包括相互連通的混合部和擴(kuò)散部，混合部圍成混合腔，擴(kuò)散部圍成擴(kuò)散腔，擴(kuò)散腔的橫截流通面積沿混合腔至擴(kuò)散腔的方向逐漸增大，引射器上還設(shè)置有與回流氫氣源相連通的回流入口，回流入口和引射入口均與混合腔相連通；其中：

11、混合部的外壁與換熱管路的外壁相對(duì)設(shè)置；和/或，

12、擴(kuò)散部的外壁與換熱管路的外壁相對(duì)設(shè)置。

13、進(jìn)一步地，引射器還包括：

14、收縮部，收縮部圍成收縮腔，收縮腔設(shè)置在混合腔遠(yuǎn)離擴(kuò)散腔的一側(cè)且與混合腔相連通，收縮腔的橫截流通面積沿收縮腔至混合腔的方向逐漸減小；引射入口設(shè)置在收縮部上且朝向混合腔設(shè)置；收縮部的外壁與換熱管路的外壁相對(duì)設(shè)置；和/或，

15、噴射部，噴射部位于收縮腔內(nèi)，噴射部與引射入口相連接，噴射部的噴頭朝向混合腔設(shè)置。

16、進(jìn)一步地，引射器還具有回流腔，回流腔的一端形成與回流氫氣源相連通的回流氫氣口、另一端與回流入口相連通；其中，

17、換熱管路沿引射器的延伸方向呈螺旋狀纏繞在引射器上，回流腔與換熱管路的外壁相對(duì)設(shè)置；或者，換熱管路的至少部分為環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)繞回流腔設(shè)置。

18、進(jìn)一步地，引射裝置還包括換熱翅片，換熱翅片設(shè)置在換熱管路的外壁處且與連通管路的外壁相對(duì)設(shè)置；

19、其中，換熱翅片沿?fù)Q熱流道的延伸方向延伸設(shè)置，換熱翅片為多個(gè)，多個(gè)換熱翅片沿?fù)Q熱管路的周向間隔設(shè)置；或者，

20、換熱翅片環(huán)繞換熱管路設(shè)置，換熱翅片為多個(gè)，多個(gè)換熱翅片沿?fù)Q熱流道的延伸方向間隔設(shè)置。

21、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種氫燃料電池系統(tǒng)，包括：上述提供的引射裝置；

22、燃料電池堆體，引射裝置的氫氣出口與燃料電池堆體的陽(yáng)極相連通。

23、進(jìn)一步地，氫燃料電池系統(tǒng)還包括：

24、冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻結(jié)構(gòu)具有用于通入換熱介質(zhì)的冷卻流道，冷卻流道的至少部分設(shè)置在燃料電池堆體內(nèi)；冷卻流道與引射裝置的換熱流道相連通。

25、進(jìn)一步地，氫燃料電池系統(tǒng)還包括：

26、汽水分離器，汽水分離器具有分離腔、入口、第一出口和第二出口，入口、第一出口和第二出口均與分離腔相連通，入口用于與燃料電池堆體的陽(yáng)極相連通，以使陽(yáng)極內(nèi)的過(guò)量氫氣流入分離腔；第一出口用于排出液體，第二出口用于排出混合氣體，混合氣體包括氫氣和水蒸氣；第二出口用于與引射裝置的引射器的回流氫氣口相連通。

27、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)換熱管路與連通管路之間的熱交換，能夠有效調(diào)節(jié)氫氣在進(jìn)入燃料電池堆體前的溫度，從而便于對(duì)氫氣進(jìn)行預(yù)熱，這有助于提升燃料電池系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能和效率。尤其在低溫環(huán)境下，換熱介質(zhì)可以通過(guò)預(yù)熱裝置(如ptc加熱器)加熱后流通至換熱管路，加熱連通管路中的氫氣，進(jìn)而提高引射器內(nèi)氣體的整體溫度，避免引射器內(nèi)的氣體中含有的水蒸氣在低溫下冷凝結(jié)冰，確保系統(tǒng)在低溫條件下也能穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，換熱管路設(shè)置在引射器的外壁處，能夠與引射器整體進(jìn)行熱交換，從而有助于對(duì)引射器內(nèi)部進(jìn)行預(yù)加熱，保證引射器的正常工作。通過(guò)換熱介質(zhì)對(duì)連通管路和引射器進(jìn)行預(yù)熱，降低了氣體中的水分在狹窄噴咀或流道內(nèi)結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)，避免了引射器性能下降或堵塞問(wèn)題。引射器與換熱管路、連通管路緊密集成，減少了額外設(shè)備的需要，從而使整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)更加緊湊，有利于燃料電池系統(tǒng)的集成和小型化應(yīng)用。因此，通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的引射器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)冰的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種引射裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引射裝置，其特征在于，所述連通管路(3)沿所述引射器(1)的延伸方向呈螺旋狀纏繞在所述引射器(1)上，所述連通管路(3)的螺旋段形成所述連通管段(301)；或者，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引射裝置，其特征在于，所述換熱管路(2)沿所述引射器(1)的延伸方向呈螺旋狀纏繞在所述引射器(1)上；或者，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引射裝置，其特征在于，所述引射器(1)包括相互連通的混合部和擴(kuò)散部，所述混合部圍成混合腔(102)，所述擴(kuò)散部圍成擴(kuò)散腔(103)，所述擴(kuò)散腔(103)的橫截流通面積沿所述混合腔(102)至所述擴(kuò)散腔(103)的方向逐漸增大，所述引射器(1)上還設(shè)置有與回流氫氣源相連通的回流入口(12)，所述回流入口(12)和所述引射入口(11)均與所述混合腔(102)相連通；其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的引射裝置，其特征在于，所述引射器(1)還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的引射裝置，其特征在于，所述引射器(1)還具有回流腔，所述回流腔的一端形成與所述回流氫氣源相連通的回流氫氣口(14)、另一端與所述回流入口(12)相連通；其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的引射裝置，其特征在于，所述引射裝置還包括換熱翅片(4)，所述換熱翅片(4)設(shè)置在所述換熱管路(2)的外壁處且與所述連通管路(3)的外壁相對(duì)設(shè)置；

8.一種氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，包括：權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的引射裝置；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述氫燃料電池系統(tǒng)還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述氫燃料電池系統(tǒng)還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種引射裝置及具有其的氫燃料電池系統(tǒng)。引射裝置包括：引射器；換熱管路，設(shè)置在引射器的外壁處；換熱管路的管腔為用于供換熱介質(zhì)流通的換熱流道；換熱管路包括至少兩個(gè)換熱管段，相鄰兩個(gè)換熱管段相互連通且間隔設(shè)置；連通管路，連通管路的一端與引射器的引射入口相連通、另一端與氫氣源相連通；連通管路具有連通管段，連通管段的設(shè)置在引射器的外壁處并位于相鄰兩個(gè)換熱管段之間，以使相鄰兩個(gè)換熱管段均與連通管段進(jìn)行熱交換。通過(guò)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的引射器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)冰的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：徐文彬,韓立勇,孫振興,吳漢棟,韓雪,王丹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15