[发明专利]燃料供应装置

说明书

一种用于燃料电池系统的燃料供应装置，装置包括：燃料供应流路，通过其将燃料供应到燃料电池系统的入口，其中燃料供应流路包括相互平行的第一分支和第二分支；燃料再循环流路，通过其将剩余燃料从燃料电池系统的出口转移至燃料供应流路，其中燃料再循环流路包括第一分支和第二分支；第一喷射器，用于将再循环燃料从燃料再循环流路的第一分支引入燃料供应流路的第一分支；第二喷射器，用于将再循环燃料从燃料再循环流路的第二分支引入燃料供应流路的第二分支；第一阀，用于控制燃料供应流路的第二分支处的流动，以及第二阀，用于控制燃料再循环流路的第二分支处的流动，其中第一和第二阀各自具有：第一关闭位置，在该处阻止流动；和第二打开位置，在该处允许流动。当燃料电池系统以较低的第一功率比运行时，第一阀和第二阀处于第一关闭位置，从而阻止将再循环燃料引入到第二喷射器处的燃料供应流路的第二分支；并且当燃料电池系统以较高的第二功率比运行时，第一和第二阀处于第二打开位置，使得再循环燃料在第二喷射器处进入燃料供应流路的第二分支。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池系统的燃料供应装置，及包含燃料供应装置的燃料电池系统。

背景技术

典型的燃料电池系统被配置为主要使用气体燃料，比如氢气。在这样的系统中，燃料通过供应歧管从燃料存储箱进入到该系统。随后，燃料进入电池堆进行发电。但是，在发电过程中，并不会消耗掉所有供应到燃料电池堆的燃料。剩余燃料可以从电池堆中去除并在燃料电池系统内重新循环使用以避免浪费。

剩余燃料必须返回到燃料电池堆的燃料供应中。众所周知，再循环剩余燃料以及将剩余燃料输回燃料供应处需要使用泵。这种再循环泵需要电力供应，并增加了燃料电池系统的复杂性。

因此，可以通过一喷射器使得再循环的剩余燃料重新进入燃料供应中。虽然这降低了系统的复杂性，但在相同功率水平下，不太可能满足燃料电池系统的燃料再循环的要求。此外，燃料电池系统需要多个组件来保持复杂性从而优化燃气通过该系统的流动性。流动的滞后现象将导致燃料电池系统的不精确。

本发明旨在解决上述问题中的一个或多个问题。

发明内容

本发明的各方面和实施例提供了一种燃料电池系统的燃料供应装置，该装置包括：燃料供应流路，通过燃料供应流路将燃料供应到所述燃料电池系统的入口，其中所述燃料供应流路包括第一分支和平行于第一分支布置的第二分支；燃料再循环流路，剩余燃料从所述燃料电池系统的出口转移到燃料供应流路，其中所述燃料再循环流路包括第一分支和第二分支；第一喷射器，用于将再循环燃料从再循环流路的第一分支引入到燃料供应流路的第一分支；第二喷射器，用于将再循环燃料从再循环流路的第二分支引入到燃料供应流路的第二分支；第一阀，用于控制在燃料供应流路的第二分支处的流量，及第二阀，用于控制燃料再循环流路的第二分支处的流量，其中第一阀和第二阀均具有：用于第一关闭位置，在该位置处阻止流动；和第二打开位置，在该位置处允许流动。当所述燃料电池系统以较低的第一功率比操作时，第一和第二阀处于第一关闭位置，从而防止再循环燃料进入到到第二喷射器处的燃料供应第二流路的第二分支。当所述燃料电池系统以较高的第二功率比操作时，第一和第二阀处于第二打开位置，使得再循环燃料流入到第二喷射器的燃料供应流路的第二分支。

有利地，使用喷射器而非泵来再循环剩余燃料可以降低该燃料供应装置的成本和复杂性。通过按需(即当燃料电池系统以较高的功率比运行时)使用第二喷射器提高了再循环性能。第二喷射器通过第一和第二阀与该装置孤立。

在示例性实施例中，所述燃料供应装置还包括控制系统，其中所述燃料供应流路包括比例阀，且所述控制系统被配置为为所述比例阀提供闭环控制。

比例阀的闭环控制有利地减少了滞后，并改善了通过比例阀的流动的线性度。

在示例性实施例中，燃料供应装置还包括歧管单元，歧管单元被配置为将燃料引入到燃料供应流路，其中，第一喷射器和第二喷射器以及第一阀和第二阀与歧管单元一体。