一种氢循环系统的制作方法

本发明属于氢燃料电池技术领域，具体涉及一种氢循环系统。

背景技术：

传统的动力系统，无论是汽油机，还是柴油机，均需要通过燃烧的方式，将化学能转化为热能，将热能再转化为机械能，在转化的过程中，会释放出cox，nox，sox等有害气体及pm颗粒等污染物，热效率低，且污染环境。氢燃料电池，是使用氢元素，进行电解水的逆反应，把氢和氧分别供给给阳极和阴极，氢在催化剂作用下，放出电子，氢离子通过质子交换膜流向阴极，而电子通过外循环到达阴极，从而产生电流，氢离子在阴极和氧、电子结合而产生水。氢燃料电池产生电的过程，是电化学反应，直接将化学能转换为电能，整个过程的最终产物是水。氢燃料电池是无污染、无噪声、高效率的新能源，具有极大的发展潜力。

在氢燃料电池系统中，大部分的供给氢气的方式是氢气循环方式，将未反应的氢气进行再利用，从而提高氢气的利用率，同时，氢气循环还能改善电堆内的水平衡，避免电堆内发生水淹，提高电堆的工作效率。但目前的氢循环系统在使用时存在较多的问题。首先，氢气的分子量较小，一定压力的氢气很容易发生泄漏，在目前结构氢循环系统中的氢喷射器工作过程中，氢气的密封是一个难题。其次，氢喷射器固定在氢循环系统中后，固定位置无法改变，导致在不同的工况工作时，氢气只能在限定的位置进行氢气的喷射，氢气喷射很难满足所有工况的需求。再次，目前结构的氢循环系统中，会存在一个氢循环泵，使氢气在氢循环系统中流动起来，如果通过氢喷射器喷射氢气时产生的射流能量，带动氢气流动，将可以极大的简化氢循环系统的结构。

综上所述，亟需开发一种全新的，完善的氢循环系统，既能保证氢气的密封，又能根据不同工况的需求，调节氢气的喷射量，还可以利用氢喷射器产生的射流带动氢气的循环，以满足市场和社会发展的需求。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种结构简单，工作效率高的氢循环系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种氢循环系统，包括氢喷射器、燃料电池、步进电机和连接通道，所述燃料电池通过连接管道与氢喷射器连接，氢喷射器通过步进电机驱动滚珠丝杆传动，氢喷射器上设有阀体、膜片、喷射器体，滚珠丝杆与喷射器体上的连接体螺纹连接进行传动，氢喷射器的阀体通过连接管路与燃料电池形成回路。

进一步，所述氢喷射器包括阀体和喷射器体，阀体与喷射器体之间通过喷嘴紧帽连接，阀体与喷射器体连接处设有膜片，喷射器体内设有电磁铁部件，喷射器体端部设有限位紧帽，阀体内的针阀贯穿电磁铁部件延伸至限位紧帽内，且针阀上部与电磁铁部件之间套有衔铁，膜片位于喷射器体一侧的针阀上设有第一拧紧螺母。

进一步，所述针阀位于限位紧帽内的一端设有扁螺母，扁螺母与限位紧帽之间的针阀端部上套有复位弹簧。

进一步，变型结构中，所述针阀位于限位紧帽内的一端设有第二拧紧螺母，膜片位于阀体一侧的针阀上设有垫片，垫片与阀体之间的针阀上套有复位弹簧。

进一步，所述阀体上设有氢进气口和喷射腔，针阀位于阀体的喷射腔内，氢进气口与喷射腔连通，喷射腔与阀体端部的喷射口连通。

本发明的有益效果是：通过氢喷射器产生的射流，带动氢气在系统中进行循环流动，可提供氢气的利用率，改善燃料电池电堆内的水平衡，防止水淹的发生；氢循环是借助氢喷射器产生的射流能量进行循环，无需借助鼓风机、氢循环泵等外部装置促使氢气循环，简化了系统结构，降低了产品成本；同时，氢喷射器设置了膜片结构，将氢气的流通通道与电磁铁部件进行了有效隔离，使氢喷射器具备了良好的密封性能；并通过步进电机可以调节氢喷射器的位置，根据不同负载的需求，可以调节氢循环速度和氢供应量，满足各工况下氢循环系统对氢气的需求。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为氢喷射器的结构示意图；

附图2为氢喷射器变型结构示意图；

附图3为氢循环系统的原理图。

图中，001氢喷射器，1阀体，2针阀，3膜片，4喷嘴紧帽，5第一拧紧螺母，6电磁铁部件，7衔铁，8喷射器体，9扁螺母，10复位弹簧，11限位紧帽，12氢进气口，13喷射腔，14第一平面，15第二平面，16第二拧紧螺母，17燃料电池，18第一通道，19第二通道，20第三通道，21第四通道，22第五通道，23连接体，24滚珠丝杠，25步进电机，26第一箭头，27第二箭头，28垫片。

具体实施方式

附图1-3为本发明的一种具体实施例。该发明一种氢循环系统，包括氢喷射器001、燃料电池17、步进电机25和连接通道，所述燃料电池17通过连接管道与氢喷射器001连接，氢喷射器001通过步进电机25驱动滚珠丝杆传动，氢喷射器001上设有阀体1、膜片3、喷射器体8，滚珠丝杆与喷射器体8上的连接体23螺纹连接进行传动，氢喷射器001的阀体1通过连接管路与燃料电池17形成回路。

进一步，所述氢喷射器001包括阀体1和喷射器体8，阀体1与喷射器体8之间通过喷嘴紧帽4连接，阀体1与喷射器体8连接处设有膜片3，喷射器体8内设有电磁铁部件6，喷射器体8端部设有限位紧帽11，阀体1内的针阀2贯穿电磁铁部件6延伸至限位紧帽11内，且针阀2上部与电磁铁部件6之间套有衔铁7，膜片3位于喷射器体8一侧的针阀2上设有第一拧紧螺母5。

进一步，所述针阀2位于限位紧帽11内的一端设有扁螺母9，扁螺母9与限位紧帽11之间的针阀2端部上套有复位弹簧10。

进一步，变型结构中，所述针阀2位于限位紧帽11内的一端设有第二拧紧螺母16，膜片3位于阀体1一侧的针阀2上设有垫片28，垫片28与阀体1之间的针阀2上套有复位弹簧10。

进一步，所述阀体1上设有氢进气口12和喷射腔13，针阀2位于阀体1的喷射腔13内，氢进气口12与喷射腔13连通，喷射腔13与阀体1端部的喷射口连通。

该发明一种氢循环系统，氢喷射器001中，膜片3外圆端面安装于阀体1与喷射器体8之间，并通过喷嘴紧帽4压紧。膜片3的内圆端面安装于针阀2上，并通过拧紧螺母5压紧。膜片3可以根据针阀2的上下运动，而进行移动。

氢喷射器001中，衔铁7通过扁螺母9固定于针阀2台阶面上，在电磁铁部件6断电时，针阀2在复位弹簧10的弹簧力的作用下，针阀2下密封锥面压紧于阀体1内密封锥面上。

在电磁铁部件6通电时，衔铁7产生向上的电磁力，克服复位弹簧10的弹簧力，带动针阀2向上运动，针阀2下端的密封锥面与阀体1内的密封锥面脱离，氢气经过氢进气口12、喷射腔13，而喷入氢循环系统中，实现氢气的喷射。当第一平面14与第二平面15接触时，针阀2停止运动。

氢喷射器001还存在一种变型结构，复位弹簧10安装于膜片3的下方。在电磁铁部件6通电时，衔铁7产生向下的电磁力，克服复位弹簧10的弹簧力，将针阀2压紧于阀体1的密封锥面上。在电磁铁部件6断电时，电磁力消失，复位弹簧10的弹簧力带动针阀2向上运动，针阀2与阀体1的密封锥面脱离，氢气经过氢进气口12、喷射腔13，而喷入氢循环系统中，实现氢气的喷射。

在氢循环系统中，连接通道包括第一通道18、第二通道19、第三通道20、第四通道21和第五通道22，氢喷射器001将氢气喷入第三通道20中，氢气依次经过第四通道21，第五通道22，流向燃料电池17，进行氢氧的电化学反应。氢喷射器001喷射氢气时产生的射流，会在第二通道19处形成负压，带动从燃料电池17中排出的多余氢气，经过第一通道18，沿箭头方向进行氢气的流动。

在氢循环系统中，设置了步进电机25、滚珠丝杠24、连接体23。连接体23与氢喷射器001固定，连接体23中间为螺纹孔结构。步进电机25在带动滚珠丝杠24做旋转运动时，连接体23会带动氢喷射器001做直线方向的移动。

在高负载等特定工况下，氢循环系统需要提供较多的氢气时，步进电机25带动氢喷射器001向第二箭头27方向移动，增大氢喷射器001与第三通道20之间的流通面积，增加氢循环系统中氢气的循环速度，增加氢气对燃料电池17的供应。

在低负载等特定工况下，氢循环系统需要提供较少的氢气时，步进电机25带动氢喷射器001向第一箭头26方向移动，减小氢喷射器001与第三通道20之间的流通面积，减小氢循环系统中氢气的循环速度，减少氢气对燃料电池17的供应。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。