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氫氣供給系統(tǒng)作為氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的重要系統(tǒng),它的技術(shù)路線你都了解嗎?

 卡車維學(xué)院 2022-12-07 發(fā)布于山東

氫氣供給系統(tǒng)作為氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的重要系統(tǒng),其作用是調(diào)節(jié)燃料電池堆入口氫氣的流量和壓力,來實(shí)現(xiàn)氫氣的循環(huán)利用和燃料電池堆內(nèi)部的水平衡管理。

目前行業(yè)內(nèi)存在著多種氫氣供給技術(shù)路線,包括有壓力變化回氫模式、單氫氣循環(huán)泵回氫模式、單引射器回氫模式、雙引射器并聯(lián)回氫模式、引射器加旁路噴射回氫模式。

壓力變化回氫模式由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制策略比較簡單,系統(tǒng)響應(yīng)慢,電堆性能一致性較差,未進(jìn)行商用。目前行業(yè)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的是氫氣循環(huán)泵回氫模式和引射器回氫模式。

單氫氣循環(huán)泵回氫模式是利用氫氣循環(huán)泵將未反應(yīng)的氫氣及滲透的水分循環(huán)到燃料電池入口循環(huán)利用。

其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)響應(yīng)速度快,工作區(qū)間范圍廣,可根據(jù)燃料電池的工作狀況進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié)。

單引射器回氫模式是一種利用引射器對(duì)燃料電池出口的氫氣進(jìn)行抽吸,來實(shí)現(xiàn)氫氣的循環(huán)。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、噪聲低、無額外功耗,但工作區(qū)間較窄,低功率區(qū)間的可靠性差,不能進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié)是其主要的缺點(diǎn)。

隨著技術(shù)的進(jìn)步,研發(fā)出一種可變噴嘴引射器,可以通過改變引射器喉口截面積的方法來改變其低功率區(qū)間的可靠性差的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)在各種不同工況下完成對(duì)不同流量氫氣的再循環(huán)。

雙引射器并聯(lián)回氫模式,由兩個(gè)不同流量的引射器組成,當(dāng)電堆工作在高功率區(qū)間,采用高流量引射器進(jìn)行氫氣循環(huán),當(dāng)電堆工作在高功率區(qū)間,通過低流量引射器進(jìn)行氫氣循環(huán)。

其特點(diǎn)是工作區(qū)間較寬大,能夠滿足電堆在不同功率下的使用需求。但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制策略比較復(fù)雜。

引射器加旁路噴射回氫模式如圖,在燃料電池的工作過程中,需要對(duì)燃料電池陽極側(cè)產(chǎn)生的雜質(zhì)及水分進(jìn)行定期吹掃,以保證燃料電池陽極側(cè)充足的氫氣供應(yīng)和較高氫氣濃度。

因此開發(fā)出一種在傳統(tǒng)引射器回氫模式的基礎(chǔ)上增加旁路噴射器的方案,其作用就是對(duì)燃料電池陽極側(cè)提供的大量氫氣進(jìn)行吹掃,解決傳統(tǒng)引射器回氫模式實(shí)際運(yùn)行中的雜質(zhì)及水分吹掃困難的問題。

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