摘要：氢气引射器由于体积小、成本低、低功耗、无噪声等优点,是代替氢气循环泵的有效方案。针对单喷嘴引射器作用范围狭窄的问题,提出了多喷嘴氢气引射器的设计,满足燃料电池系统全功率强变载的需求。利用gFUELCELL仿真建模平台,研究了四喷嘴引射器的引射特性及动态拉载过程中电堆内物理场变化,并对搭载四喷嘴引射器的150 kW燃料电池系统的过程策略进行了优化。研究结果表明:与单喷嘴引射器相比,四喷嘴引射器可以覆盖8~153 kW电堆工况范围,实现燃料电池系统运行从怠速到峰值功率的全覆盖。

摘要：在研究开发车用燃料电池引射器时,湿氢流量监测困难、台架技术难度大、试验成本高,并且存在安全隐患和能源浪费问题。为此,在推导空气与氢气、空气与100%RH的氢在相同工作条件下的流量变化关系式的基础上,针对110 kW燃料电池,试制引射器进行空气和氢气测试,并结合数值仿真分析。结果发现:车用燃料电池引射器引射流体中水蒸气质量分数达到40%~50%;在相同工作条件下,空气与氢气的体积和质量流量分别等于其气体常数比值的平方根和比值倒数的平方根,其中空气与氢气的体积和质量流量之比分别为3.786和0.2641。工作、引射和混合流体质量流量的空气实测与仿真数据之间的平均相对误差分别为4.48%、4.54%和2.78%;空气实测数据经折算后与氢气测试数据相吻合,与湿氢的仿真数据平均偏差率分别为5.4%和6.11%;氢气测试数据经折算也与湿氢仿真数据相吻合。因此,空气测试数据经处理可以用于车用燃料电池引射器特性研究。

摘要：为提高质子交换膜燃料电池系统引射器的引射性能,基于一款燃料电池系统的阳极氢气循环需求设计了一款引射器,并通过搭建CFD仿真模型,以引射器的5个关键参数为变量,结合燃料电池系统氢气子系统实际工况,分析引射器的关键尺寸参数变化对引射器性能的影响,获得了最优的引射器尺寸参数。以仿真优化结果为基础试制了一个样件,同时试制了4个对比样件进行对比测试。结果表明:混合段直径、喷嘴与混合段距离、混合段长度3个设计参数对引射器性能的影响最大,混合段直径、喷嘴与混合段的距离对应不同工况都有一个最优值;引射器二次侧入口氢气中含有的大量氮气和水蒸气,对引射器的计量比有很大的影响;相比之下,仿真优化后的引射器在不同工况都具有最优引射性能。

摘要：分析流通、闭端、循环三种供氢系统布置方式的特点,针对功率为150 kW的氢燃料电池电堆,对循环式供氢系统布置方案进行改进设计,搭建燃料电池发动机系统仿真模型,运用正交试验设计方法,对9种不同的电池工作状态进行仿真计算分析,探讨循环泵的转速、排气周期和排气时间对燃料电池系统性能的影响。仿真结果表明,燃料电池阳极处氮气的体积分数随电流增大而增大;循环泵转速对电堆阳极氮气体积分数没有影响;当排气周期小于10 s时,排气时间应适当减小,当排气周期大于20 s时,排气时间应适当增大;阳极氢气体积流量随电流增大而增大,氢气过量比随电流增大而减小。