质子交换膜燃料电池引射器的设计及特性

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1、万方数据第4l卷第1期2013年1月同济大学学报(自然科学版)JOI豫NALOFTONGJIljNⅣERSlTY(NA职瓜AI，SCID{cE)V01．4lNo．1Jan．2013文章编号：0253．374X(2013)01—0128—07IDOl：10．3969／j．issn．0253—374x．2013．01．022质子交换膜燃料电池引射器的设计及特性许思传1，韩文艳1，王桂1，倪淮生2(1．同济大学汽车学院，上海201804；2．上海燃料电池动力系统有限公司，上海201804)摘要：提出了以文丘里管引射器为循环装置的供应系统．以索

2、科洛夫的引射器设计方法为基础，针对某高压质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统对引射器进行结构设计及特性研究，并对其进行了试验验证．结果表明：增大引射器出口压力和引射流体压力可使引射系数得到提高；工作流体压力对引射器性能的影响随引射器出口所处工况的变化而变化．关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC)；引射器；结构设计；引射特性中图分类号：TM911．4文献标志码：AHydrogen·recireulatingEjectorforProtonExchangeMembraneFuelCellSystem：DesignandPerformanc

3、eXUSichuan1，ItANWenyan1，WANGGui1，N／Hua／shen92(1．CollegeofAutomotiveStudies，Ton翊iUniversity，Shanghai201804，China；2．VehicleFuelCellSystem，ShanghaiFCVPowertrainCo．Ltd．，Shanghai201804，China)Abstract：Anoveldesignoffueldeliverysystem(FDS)丽tIlVenturiejectorispresented．Basedonth

4、edesigningexperienceandCOKOJIOB’Stheoreticalmethod，anejectorforahigh-pressureprotonexchangemembranefuelcell(Pl、^伍℃)systemisdesignedindetail。Analysisofitspotentialperformancehasbeenmadeacrossa丽derangeofoperatingCOIlditions，boththecalculationandtestvalidationarecompletedwe

5、ll．1■eresultsshowt0increasetheejectoroutletpressureandtheejectorfluidpressurecanimprovetheejectingfactor；whiletheeffectofworkingfluidpressureOilejectorperformancectkangeswiththeejectorexitconditions．Keywords：protonexchangemembranefuelcell(Pl弑)；ejector；structuraldesign；ej

6、ectingpedormance质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其特殊的电解质而具有低温快速启动、结构紧凑以及可以在任何方位、任何角度运行等特点，使其非常适宜用作汽车等可移动设施的动力源[1]．但PEMFC汽车作为一种新型汽车要想得到产业化还有许多问题需要解决，其氢气供应系统便是问题之一．氢气循环泵的使用虽然可以有效改善氢循环，但需消耗额外的电能维持其运转．相比而言，引射器无移动部件，具有结构简单、运行可靠、无污染等优点，而且能够避免产生寄生功率．因此，近年来逐渐进入各个国家学者和研究人员的视野．1995年，加拿大学者Merritt

7、等[2]首次提出将引射器应用在燃料电池系统中，随后国外学者Kim等[3

8、、He等[4]对PEMFC用引射器的设计和性能做了相应的研究．在国内，上海交通大学的张颖颖等’5]将引射器与燃料电池系统模型集成，在Matlab／Simulink里实现了完整的阳极循环回收系统的仿真．王洪卫等[6]将引射器和离心风机集成应用于燃料电池阳极燃料循环系统以提高氢气利用率．同时，西安交通大学和清华大学的一些学者也对引射器在燃料电池系统中的应用进行了仿真和使用性能的研究．尽管关于引射器在燃料系统中的应用研究工作已陆续展开，但国内外关于高压大功率燃料电池系统的

9、引射器设计及其使用特性的研究却很少见，因此本文提出以文丘里管引射器为循环装置的供应系统，并针对一个80kW的高压PEMFC系统，使用Matlab对其引射器进行了详细的结构设计与特性研究，并做了相应的试验验证