[发明专利]燃料电池或多燃料发动机的共轨燃料供给系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池的燃料供应系统，具体涉及一种用于燃料电池或燃料电池发动机、多燃料发动机的共轨燃料供给系统。

背景技术

在新能源技术领域内，燃料电池系统及燃料电池发动机技术的核心部分是燃料电池电堆。燃料电池系统是围绕着燃料电池电堆，配以燃料供应系统、空气或氧气供应系统、冷却水系统以及控制系统构成的；燃料电池发动机是应用于交通运输设备的燃料电池系统。

大型燃料电池系统通常采用高压或加压方式操作。之所以在较高压力下操作燃料电池及燃料电池发动机系统，是因为高压下燃料电池电堆的交换电流密度增加，明显提高电池的开路电压，最终增加燃料电池的输出功率。另外，操作压力高，燃料电池电堆的入口空气加湿相对容易。这里的所说的高压或加压，是指施加到燃料电池电堆中PEM质子交换膜上的燃料系统压力、氧气或空气压力和冷却水压力值较高。在燃料电池电堆的应用中，为了延长质子交换膜的应用期限，应当保证上述几个压力值相同。追求压力平衡的目标，是提高燃料电池电堆及燃料电池系统和燃料电池发动机寿命的关键。由此可见，高压或加压燃料电池和燃料电池发动机系统除了具有上述优点外，它对燃料电池高压的空气系统、燃料系统以及冷却系统提出了更高的要求。其中之一就是：要求作用于燃料电池电堆中质子交换膜上的燃料压力、氧气或空气压力和冷却水压力要平衡，以提高质子交换膜的使用寿命。

另外，以往燃料电池系统、燃料电池发动机的燃料(氢气)供给系统或称输入回路，通常由减压缓冲阀、电磁阀、比例调节阀及氢气回流泵等元件构成，这些元件多在化工领域应用，具有成本高、温度范围有限、响应速度慢等缺陷，所构成的燃料电池系统或燃料电池发动机不适用于动态响应要求高的设备或场合应用，例如汽车上的应用。

再有，由于燃料供给系统的设计和零部件的局限性，系统无法精确控制燃料电池系统或燃料电池发动机的燃料供给量。

综上所述缺陷，现有燃料供给系统在某些领域(例如汽车上)应用时，所构成的燃料电池系统或燃料电池发动机的系统复杂、效率低、控制精度差，很难保证在变化工况条件下的压力平衡并影响系统使用寿命，更重要的是系统动态响应性能不好，无法超越传统发动机以满足实际应用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种燃料电池或多燃料发动机的共轨燃料供给系统，以低成本、高可靠的方式实现燃料电池系统及多燃料发动机系统供给燃料的恒压输入控制、燃料供应的精确流量控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种燃料电池或多燃料发动机的共轨燃料供给系统，包括燃料源和燃料输送管路，在所述燃料输送管路上串联有阀门、压力调节器和共轨喷射装置，所述共轨喷射装置包括前、后两个燃料轨和并联在所述两个燃料轨之间的多个喷射器，所述喷射器的输入端都与前燃料轨相连接，喷射器的喷射端都与后燃料轨相连接。

优选地，所述阀门为电磁阀或手动阀。

优选地，还包括增湿器与所述燃料输送管路相连接。

优选地，所述压力调节器设置在共轨喷射装置的上游。

优选地，所述压力调节器设置在共轨喷射装置的下游。

优选地，在所述共轨喷射装置下游的燃料输送管路上还设有油轨或压力缓冲罐。

本发明在燃料输送管路中引入了共轨喷射装置，通过喷射器的燃料喷射，可以对燃料起到缓冲和稳压的作用，通过控制喷射器的开度，可以控制燃料的流量和压力，具有动态响应快和成本低的优点。将本发明的共轨燃料供给系统，应用于固定式燃料电池发电系统、移动式燃料电池系统，可以充分发挥(高压或常压)燃料电池系统的优点，有效解决燃料电池电堆的压力平衡问题，大大提高燃料电池电堆的寿命；精确快速控制燃料供给量，提高控制精度和动态响应速度；实现燃料电池系统、燃料电池发动机系统结构简单、成本低、寿命长和长久稳定、可靠运行，并适合应用于汽车等交通工具上，满足零排放、大功率和动态响应快的特殊需求。该系统方案还可以用于实现多燃料发动机系统和燃料电池混合动力系统等。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明燃料电池或多燃料发动机的共轨燃料供给系统的第一种实施例。

图2是本发明燃料电池或多燃料发动机的共轨燃料供给系统的第二种实施例。

图3是本发明燃料电池或多燃料发动机的共轨燃料供给系统的第三种实施例。

图4是本发明燃料电池或多燃料发动机的共轨燃料供给系统的第四种实施例。