燃料电池供氢系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及一燃料电池供氢系统。


背景技术：

2.氢气循环系统是燃料电池动力模块的重要单元，用于向燃料电池堆输送氢气，并对氢气尾气进行净化后循环利用。在燃料电池氢气供给系统中，氢气进入燃料电池电堆进行化学反应产生电能，反应后排出氢气、水蒸气和液态水的混合物。该混合物如果直接排入空气，将造成氢气的大量浪费并构成安全隐患，因此必须将该混合物进行再循环利用。在循环利用之前需要对混合气体进行汽水分离处理，分离出氢气中的液态水。因为液态的水进入电堆可能会导致电堆水淹，降低燃料电池系统效率。
3.现有技术的燃料电池氢气供给系统会通过汽水分离器、循环泵和缓释器等零件对混合气体进行处理，再进入电堆。相比而言，该方案结构复杂，集成度较低，成本较高。
4.如图1揭示了现有技术的燃料电池供氢系统的一种实施方式，其中所述燃料电池供氢系统包括一氢气供给单元10p、一缓释器20p、一循环泵30p以及一气液分离器40p，其中所述缓释器20p被设置于所述氢气供给单元10p与一电堆200p之间，并由所述缓释器20p连接所述氢气供给单元10p和所述电堆200p。所述气液分离器40p被连接于所述电堆200p的氢气输出端，并与所述循环泵30p相连接，其中所述循环泵30将所述电堆排出的氢气通过所述气液分离器40后，通入到所述缓释器20p，使得电堆200p反应后的氢气与所述氢气供给单元10p的氢气混合后，再通入到反应电堆。
5.可以理解的是，现有技术的燃料电池供氢系统由多个分散且相互连接的部件组成，这种集成度差，会占据很大的空间，从而增大整个燃料电池的体积，不利于燃料电池的小型化。另外现有技术的燃料电池供氢系统还存在以下至少一缺陷：由于系统结构分散，供氢系统的温度、压力以及湿度难以准确监测；燃料电池的供氢系统中氢气的气液分离会影响到供氢系统氢气的湿度调节，导致难以根据需要及时调节供氢系统内氢气的湿度。此外，现有技术的燃料电池供氢系统通常需要氢气循环泵为氢气的循环提供动力，氢气循环泵体积较大，功耗也较大，很不利于燃料电池系统功率密度的提高。


技术实现要素：

6.本实用新型的一个主要优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置利用引射效应吸入燃料电池电堆排出的氢气，对氢气循环在利用，有利于提高氢气利用率。
7.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置在循环利用氢气的同时对循环氢气汽水分离，即所述燃料电池供氢系统的氢气循环和所述汽水分离集成于所述氢气循环装置，有利于所述燃料电池供氢系统的小型化。
8.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置在循环利用氢气的同时对氢气压力冲击实现缓冲，以稳定供给氢气的压力，即当氢气压力
波动时，所述氢气循环装置缓冲氢气压力，实现供给氢气压力稳定；当氢气泄压过快时，所述氢气循环装置内的气体能及时补充氢气，避免泄压过快。
9.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置检测氢气湿度，并根据检测到的氢气湿度自动调节氢气湿度，有利于维持所述燃料电池供氢系统氢气湿度的稳定。
10.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置可设定一目标湿度值，并根据设定的目标湿度值自动调整所述氢气循环装置输出氢气的湿度，以维持燃料电池供氢系统氢气湿度稳定。
11.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置监测燃料电池供给氢气的温度、压力和湿度，有利于保持供给氢气质量的稳定性，从而维持所述燃料电池供氢系统工作稳定。
12.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置对分离出的水进行液位报警和自动排出，有利于提高所述燃料电池供氢系统工作稳定性。
13.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置高度集成，可解决气体供给系统集成带来的集成困难、成本高等问题。
14.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置可有效缓解供给气体压力波动，有利于供给气体压力的稳定。
15.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置采用隔离膜对气体和液体实现隔离，避免气流对液面的扰动影响液位传感器信息采集，有利于提供信息采集的准确性。
16.本实用新型的另一个优势在于提供一燃料电池供氢系统，其中所述氢气循环装置采用负压的方式吸入再循环氢气，有利于简化所述燃料电池供氢系统结构，有利于所述燃料电池供氢系统的小型化。
17.本实用新型的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。
18.依本实用新型的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本实用新型的一氢气循环装置，适于混合一氢气和一再循环氢气，所述氢气循环装置包括：
19.一循环装置主体，所述循环装置主体包括一引射室、一分离室以及一缓释室，所述循环装置主体进一步设有一进气通道、至少一再循环进气通道以及一出气通道，其中所述进气通道被形成于所述引射室，所述再循环进气通道被形成于所述分离室，所述出气通道被形成于所述缓释室；和
20.一引射通道，其中所述引射通道被设置于所述循环装置主体的所述进气通道，所述循环装置主体进一步设有一第一通道和一第二通道，所述第一通道连通所述分离室与所述引射室，所述第二通道连通所述引射室与所述缓释室，其中所述引射通道通入氢气至所述第二通道，氢气经所述第二通道至所述缓释室，所述第二通道经氢气形成负压，以通过负压的方式从所述再循环进气通道吸入所述再循环氢气至所述缓释室。
21.根据本实用新型的一个实施例，所述引射室进一步包括一引射室主体、形成于所述引射室主体的一引射腔以及一引射室出气口，其中所述引射室出气口连通所述引射室的所述引射腔于所述第二通道，所述进气通道与所述引射室的所述引射室出气口正向对应，
其中所述引射通道自所述进气通道延伸至所述引射室的所述引射室出气口。
22.根据本实用新型的一个实施例，所述循环装置主体的所述第二通道进一步包括一主气道和与所述主气道连通的一引射气道，所述第二通道的所述引射气道呈盆型形状。
23.根据本实用新型的一个实施例，进一步包括至少一再循环进气单元和至少一出气单元，其中所述再循环进气单元被设置于所述循环装置主体的所述再循环进气通道，所述出气单元被设置于所述循环装置主体的所述出气通道。
24.根据本实用新型的一个实施例，所述循环装置主体包括一循环装置本体、一上盖板以及一底板，其中所述上盖板位于所述循环装置本体的上端，所述底板位于所述循环装置本体的下端，并且所述循环装置本体与所述上盖板和所述底板密封地连接，所述循环装置主体的所述引射室、所述分离室以及所述缓释室由所述循环装置本体、所述盖板以及所述底板组成、共同形成或者为其部分结构。
25.根据本实用新型的一个实施例，进一步包括一引射进气管，其中所述引射进气管被设置于所述第一通道，并且所述分离室内的所述再循环氢气经所述引射进气管被吸至所述引射室。
26.根据本实用新型的一个实施例，所述引射进气管包括一进气管上端部和自所述进气管上端部一体地向下延伸的一进气管下端部，其中所述进气管上端部通向所述引射室，所述进气管下端部通入到所述分离室，所述再循环氢气进入到所述分离室时，所述再循环氢气被吸入所述引射进气管形成一吸入涡流，以周向地和径向向下地从所述分离室的上部向下吸所述再循环氢气，并以周向向内地和径向向上地从所述分离室被吸入所述引射进气管。
27.根据本实用新型的一个实施例，所述分离室具有一中心轴，其中所述引射进气管沿所述分离室的所述中心轴设置，所述分离室为圆筒形状，所述再循环氢气被吸入所述引射进气管形成的所述吸入涡流以所述引射进气管为中心。
28.根据本实用新型的一个实施例，所述再循环进气通道位于所述分离室的上部，且所述再循环进气通道的内部开口位于所述分离室的所述内壁的侧边，所述再循环进气通道的内部开口的开口方向与所述引射进气管相交错。
29.根据本实用新型的一个实施例，所述缓释室进一步包括至少一挡板，所述挡板呈竖直状被布置在所述缓释室，且至少一所述挡板邻近于所述第二通道。
30.根据本实用新型的一个实施例，所述缓释室的空间体积大于所述引射室和大于所述分离室的体积，以使得进入到所述缓释室内的氢气得以缓冲，以稳定所述缓释室的气体压力。
31.根据本实用新型的一个实施例，所述再循环进气通道设有一第一再循环进气道、一第二再循环进气道、一外部开口以及一内部开口，其中所述内部开口和所述外部开口连通于所述第一再循环进气道，所述第二再循环进气道连通所述第一再循环进气道于所述引射室。
32.根据本实用新型的一个实施例，进一步包括一湿度传感器、一控制器以及一控制阀，其中所述湿度传感器和所述控制阀被通信地连接于所述控制器，由所述控制器基于所述湿度传感器检测到的湿度数据控制所述控制阀，其中所述控制阀位于所述第二再循环进气道，所述控制器基于所述湿度传感器控制所述控制阀的工作状态，进而控制所述第二再
循环进气道的通断。
33.根据本实用新型的一个实施例，所述湿度传感器被设置于所述缓释室，并且所述湿度传感器邻近于所述出气通道，所述控制阀具有一关闭位置和一打开位置，当所述控制阀处于所述打开位置时，所述再循环进气通道的所述第二再循环进气道与所述引射室导通，以允许所述再循环氢气通过所述再循环进气通道的所述第二再循环进气道到达所述引射室；当控制阀处于所述关闭位置，所述再循环进气通道的所述第二再循环进气道被堵塞，以使得全部的所述再循环氢气经所述再循环进气通道的所述第一再循环进气道进入到所述分离室。
34.根据本实用新型的一个实施例，所述分离室和所述缓释室之间设有一连通通道，其中所述连通通道连通所述分离室和所述缓释室，以允许收集在所述分离室和所述缓释室内的液态水流动。
35.根据本实用新型的一个实施例，进一步包括一放水阀和至少一液位传感器，其中所述放水阀和所述液位传感器被电气连接于所述控制器，所述液位传感器被设置于所述分离室的底部，所述放水阀被可导通地连接于所述分离室，其中所述控制器基于所述液位传感器的检测数据控制所述放水阀的工作状态，以使得所述氢气循环装置自动排水。
36.根据本实用新型的一个实施例，进一步包括一放水阀和至少一液位传感器，其中所述放水阀和所述液位传感器被电气连接于所述控制器，所述液位传感器被设置于所述缓释室的底部，所述放水阀被可导通地连接于所述缓释室，其中所述控制器基于所述液位传感器的检测数据控制所述放水阀的工作状态，以使得所述氢气循环装置自动排水。
37.根据本实用新型的一个实施例，进一步包括一隔离膜，其中所述隔离膜被设置于所述分离室，所述隔离膜隔离所述分离室为一液气分离腔和一集水腔，所述分离室析出的液态水经所述隔离膜被收集在所述集水腔，所述隔离膜被设置在所述分离室的中间或中间靠下的位置，其中所述隔离膜为多孔结构，允许液态水液渗透通过。
38.根据本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供一氢气循环装置的循环方法，其中所述循环方法包括步骤：
39.（a）高压通入氢气于一循环装置主体的一第二通道，通过所述第二通道通入所述氢气到一缓释室，并在所述第二通道产生负压；和
40.（b）以负压的方式自一再循环进气通道吸入再循环氢气至一分离室，并在所述分离室形成一吸入涡流，以周向地和径向向下地从所述分离室的上部向下吸所述再循环氢气，并以周向向内地和径向向上地从所述分离室被吸入一第一通道，所述再循环氢气经一引射室被吸入至所述第二通道，再经所述第二通道被通入所述缓释室，与所述缓释室内的氢气混合。
41.根据本实用新型的一个实施例，进一步包括步骤：借由所述缓释室的至少一挡板阻挡所述第二通道通入的氢气气流和再循环氢气气流，所述第二通道喷射出的气流撞击在所述挡板，以析出气流中的水汽。
42.根据本实用新型的一个实施例，进一步包括步骤：检测所述缓释室内的湿度，并根据设定的湿度值控制一控制阀的工作状态，当检测到的湿度值小于设定的所述目标湿度值时，藉由一控制器控制所述控制阀处于一打开位置，所述控制阀导通所述再循环进气通道的一第二再循环进气道于所述引射室，以允许所述再循环氢气通过所述再循环进气通道的
所述第二再循环进气道直接到达所述引射室；当检测到的湿度值大于设定的所述目标湿度值时，所述控制器控制所述控制阀处于一关闭位置，所述再循环进气通道的所述第二再循环进气道被所述控制阀堵塞，以使得全部的所述再循环氢气经所述再循环进气通道的一第一再循环进气道进入到所述分离室。
43.根据本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供一燃料电池供氢系统，适于一电堆，包括：
44.一氢气循环装置，所述氢气循环装置包括：
45.一循环装置主体，所述循环装置主体包括一引射室、一分离室以及一缓释室，所述循环装置主体进一步设有一进气通道、至少一再循环进气通道以及一出气通道，其中所述进气通道被形成于所述引射室，所述再循环进气通道被形成于所述分离室，所述出气通道被形成于所述缓释室；和
46.一引射通道，其中所述引射通道被设置于所述循环装置主体的所述进气通道，所述循环装置主体进一步设有一第一通道和一第二通道，所述第一通道连通所述分离室与所述引射室，所述第二通道连通所述引射室与所述缓释室，其中所述引射通道通入氢气至所述第二通道，氢气经所述第二通道至所述缓释室，所述第二通道经氢气形成负压，以通过负压的方式从所述再循环进气通道吸入所述再循环氢气至所述缓释室；
47.一供氢装置，其中所述氢气循环装置被设置于所述电堆和所述供氢装置之间；以及
48.一排气装置，所述排气装置被可导通地连接于所述电堆。
49.通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。
50.本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
51.图1是现有技术的一燃料电池供氢系统的示意图。
52.图2是根据本实用新型的第一较佳实施例的一氢气循环装置的整体示意图。
53.图3是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置的正视图。
54.图4a和图4b是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置的分解示意图。
55.图5是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置的剖视图，其示出了所述氢气循环装置内氢气气流的流动方式。
56.图6a是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置在一方向的剖视图。
57.图6b是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置在另一方向的剖视图。
58.图6c是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置在另一方向的剖视图。
59.图7a是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置的剖视图，其示
出了所述氢气循环装置湿度低于设定值时所述氢气循环装置的工作状态。
60.图7b是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置的剖视图，其示出了所述氢气循环装置湿度高于设定值时所述氢气循环装置的工作状态。
61.图8是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述氢气循环装置的另一可选实施方式的剖视图。
62.图9是根据本实用新型上述第一较佳实施例的一氢气循环装置的另一可选实施方式的整体示意图。
63.图10是根据本实用新型上述较佳实施例的一燃料电池供氢系统的示意图。
64.图11是根据本实用新型上述较佳实施例的一燃料电池供氢系统的另一可选实施方式的示意图。
具体实施方式
65.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
66.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
67.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
68.参照本实用新型说明书附图之图2至图7b所示，依照本实用新型第一较佳实施例的一氢气循环装置100在接下来的描述中被阐明。所述氢气循环装置包括循环装置主体10和至少一引射通道20，所述循环装置主体10包括至少一进气通道101、至少一再循环进气通道102以及至少一出气通道103，其中所述引射通道20自所述进气通道101设置于所述循环装置主体10，由所述引射通道20通入氢气至所述循环装置主体10，其中再循环的氢气通过所述再循环进气通道102被通入到所述循环主体10。氢气和再循环氢气在所述循环装置主体10混合后经所述循环装置主体10的所述出气通道103向外导出。值得一提的是，在本发明的该优选实施例中，所述引射通道可以但不限于一引射通道，即所述引射通道是由一管状延伸物形成或所述引射通道为所述管状延伸物。
69.所述循环装置主体10包括一引射室11、一分离室12以及一缓释室13，其中所述引射室11与分离器12相互间隔且连通，所述引射室11与所述缓释室13相互间隔且连通，所述分离室12与所述缓释室13相互地间隔。所述循环装置主体10的所述进气通道101被形成于所述引射室11，所述再循环进气通道102被形成于所述分离室12，所述出气通道103被形成于所述缓释室13。氢气自所述进气通道101通过所述引射通道20通入到所述引射室11，氢气在气压作用下经所述引射室11到达所述缓释室13。再循环氢气经所述再循环进气通道102
被通入到所述分离室12，其中所述分离室12内的再循环氢气被吸入到所述引射室11，再通过所述引射室11通入到所述缓释室13，进行气体混合。
70.详细地讲，所述引射室11和所述分离室12之间设有一第一通道104，其中所述第一通道104连通所述引射室11和所述分离室12，所述分离室12内的再循环氢气经所述第一通道104被吸入到所述引射室11。所述引射室11和所述缓释室13之间设有一第二通道105，其中所述第二通道105连通所述引射室11与所述缓释室13，其中所述引射通道20将氢气通入到所述循环装置主体10的所述第二通道105，经所述第二通道105通入到所述缓释室13。所述引射通道20在所述第二通道105高压通入氢气时，基于引射效应在所述第二通道105形成负压，以使得所述分离室12内的再循环氢气被吸入到所述引射室11，再经所述引射室11通入到所述缓释室13。
71.如图6a所示，所述引射室11进一步包括一引射室主体111、形成于所述引射室主体111的一引射腔110以及一引射室出气口112，其中所述引射室出气口112连通所述引射室11的所述引射腔110于所述第二通道105。所述进气通道101与所述引射室11的所述引射室出气口112正向对应，其中所述引射通道20自所述进气通道101延伸至所述引射室11的所述引射室出气口112，以允许所述引射通道20在所述第二通道105基于引射效应形成负压。
72.所述引射器20自所述进气通道101被安装于所述引射室11，其中所述引射器20具有一引射器通道201和连通于所述引射器通道201的一引射器口202，其中氢气气流经所述引射器20的所述引射器通道201自所述引射器口202到达所述第二通道105。值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述引射通道20自所述进气通道101延伸至所述第二通道105，即所述引射器20的所述引射器口202位于所述第二通道105，以使得所述引射通道20的所述引射器口202在所述第二通道105基于引射效应形成负压，其中所述引射室11的所述引射腔110内的气体经负压被吸入到所述第二通道105。
73.所述分离室12包括一分离室主体121和形成于所述分离室主体121的一分离腔120，所述第一通道104和所述再循环进气通道102被形成于所述分离室主体121，并且所述第一通道104和所述再循环进气通道102连通于所述分离室12的所述分离腔120。所述再循环氢气自所述再循环进气通道102进入到所述分离室12的所述分离腔120，其中所述分离腔120内的再循环氢气被所述引射通道20在所述第二通道105形成的负压经所述第一通道104吸入到所述引射室11。
74.所述缓释室13包括一缓释室主体131、形成于所述缓释室主体131的一缓释腔130以及一缓释室进气口132，其中所述缓释室进气口132连通所述第二通道105于所述缓释腔130，所述引射通道20通过所述第二通道105将氢气和再循环氢气通入到所述缓释室13的所述缓释腔130。
75.优选地，在本实用新型的该优选实施例中，循环装置主体10的所述第二通道105呈喉口结构，即连通于所述第二通道105的所述引射室出气口112的开口大于所述缓释室13的所述缓释室进气口132的开口，以便于所述引射通道20在所述第二通道105形成负压，并吸收所述引射室11的所述引射腔110内的气体。
76.如图6a和图6c所示，所述循环装置主体10的所述第二通道105进一步包括一主气道1051和与所述主气道1051连通的一引射气道1052，其中所述主气道1051通过所述缓释室进气口132连通于所述缓释室13的所述缓释腔130，所述引射气道1052通过所述引射室11的
所述引射室出气口112连通于所述引射腔110。
77.优选地，所述第二通道105的所述引射气道1052呈盆型形状，即所述第二通道105的所述引射气道1052朝向所述引射室11的所述引射腔110呈开放式结构，以允许所述第二通道105产生负压时，所述第二通道105的所述引射气道1052吸收所述引射室11的所述引射腔110内的气体。
78.所述氢气循环装置100进一步包括至少一再循环进气单元31和至少一出气单元32，其中所述再循环进气单元31被设置于所述循环装置主体10的所述再循环进气通道102，所述出气单元32被设置于所述循环装置主体10的所述出气通道103。再循环氢气经所述再循环进气单元31被吸入到所述分离室12的所述分离腔120，再经所述第一通道104和所述引射室11的所述引射腔110被吸入到所述第二通道105。所述缓释室13的所述缓释腔130内的氢气气体经所述出气单元32被向外导出。
79.如图4a和图4b所示，所述循环装置主体10包括一循环装置本体14、一上盖板15以及一底板16，其中所述上盖板15位于所述循环装置本体14的上端，所述底板16位于所述循环装置本体14的下端，并且所述循环装置本体14与所述上盖板15和所述底板16密封地连接。可以理解的是，所述循环装置主体10的所述引射室11、所述分离室12以及所述缓释室13由所述循环装置本体14、所述盖板15以及所述底板16组成、共同形成或者为其部分结构。
80.优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述引射室11由所述上盖板15和所述循环装置本体14形成；所述分离室12由所述循环装置本体14和所述底板16形成；所述缓释室13由所述循环装置本体14、所述上盖板15以及所述底板16共同组成。本领域可以理解的是，所述循环装置主体10的所述引射室11、所述分离室12以及所述缓释室13集成于所述循环装置本体14、所述上盖板15以及所述底板16，使得所述循环装置主体10的整体结构得以简化和小型化。
81.优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述引射室11位于所述分离室12的上端，即所述分离室12内的再循环氢气经负压被向上吸至所述引射室11的所述引射腔110，以允许再循环氢气在所述分离室12的所述分离腔120内汽水分离。换言之，再循环氢气被吸入到所述分离室12的所述分离腔120，并在所述分离室12内形成具有特定旋转方向的回转气流，使得所述再循环氢气中的水汽经旋转与再循环氢气中的氢气分离，得以实现汽水分离。所述分离室12进一步设有一内壁123，其中所述内壁123环绕于所述分离腔120外周，再循环氢气形成的回转气流与所述分离室12的所述内壁123碰撞，有利于所述再循环氢气中的水汽析出。优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述分离室12的所述内壁123被实施为一环形面。
82.可以理解的是，所述再循环氢气分离出的水被收集在所述分离室12的所述分离腔120的下端。可选地，在本实用新型的其他可选实施方式中，所述引射室11被设置于所述分离室12的侧边。
83.所述循环装置主体10进一步包括一引射进气管17，其中所述引射进气管17被设置于所述第一通道104，并且所述分离室12内的所述再循环氢气经所述引射进气管17被吸至所述引射室11的所述引射腔110。所述引射进气管17包括一进气管上端部171和自所述进气管上端部171一体地向下延伸的一进气管下端部172，其中所述进气管上端部171通向所述引射室11的所述引射腔110，所述进气管下端部172通入到所述分离室12的所述分离腔120。
所述引射进气管17进一步设有一引射进气通道173和连通所述引射进气通道173的一引射进气口174和一引射出气口175，其中所述引射进气口174位于所述进气管下端部172的底端，其中所述分离室12的所述分离腔120内的在循环氢气自所述引射进气口174进入到所述引起进气通道173。所述引射出气口175位于所述进气管上端部171的顶端，其中所述引射器11的所述引射腔110自所述引射出气口175吸收所述引射进气通道173内的再循环氢气。值得一提的是，所述进气管下端部172位于所述分离室12的所述分离腔120中部或中部靠下的位置，以使得所述引射进气管17吸取所述分离室12的所述分离腔120中间或中间靠下位置处的氢气。
84.可以理解的是，所述引射通道20喷射氢气在所述第二通道105形成的负压经所述引射室11和所述引射进气管17吸入所述分离室12的所述分离腔120内的氢气，以致所述再循环氢气进入到所述分离室12的所述分离腔120时，所述再循环氢气被吸入所述引射进气管17形成一吸入涡流，以周向地和径向向下地从所述分离室12的所述分离腔120的上部向下吸所述再循环氢气，并以周向向内地和径向向上地从所述分离室12的所述分离腔120中部或中部靠下的位置被吸入所述引射进气管17的所述引射进气通道173。
85.可以理解的是，所述再循环氢气在所述分离室12被吸形成的所述吸入涡流使得所述再循环氢气中的水汽得以充分和所述分离室12的所述内壁123充分碰撞，以利于所述再循环氢气中的水汽析出在所述分离室12的所述内壁123。另外，所述在循环氢气在所述分离室12被吸形成的所述吸入涡流使得所述再循环氢气中的水汽经旋转与氢气分离而被析出，以利于所述再循环氢气的水汽分离。
86.优选地，所述分离室12具有一中心轴l，其中所述引射进气管17沿所述分离室12的所述中心轴l设置，即所述引射进气管17被设置于所述分离室12的所述中心轴l位置。更优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述分离室12的所述分离腔120为圆筒形状，其中所述引射进气管17位于所述分离室12的中心轴l的位置。可以理解的是，所述再循环氢气被吸入所述引射进气管17形成的所述吸入涡流以所述引射进气管17为中心，周向地和径向向下地从所述分离室12的所述分离腔120的上部向下吸所述再循环氢气，并以周向向内地和径向向上地从所述分离室12的所述分离腔120中部或中部靠下的位置被吸入所述引射进气管17的所述引射进气通道173。
87.所述再循环进气通道102设有一第一再循环进气道1021、一第二再循环进气道1022、一外部开口1023以及一内部开口1024，其中所述内部开口1024和所述外部开口1023连通于所述第一再循环进气道1021，所述第二再循环进气道1022连通所述第一再循环进气道1021于所述引射室11的所述引射腔110。再循环氢气自所述第一再循环进气道1021被吸入到所述分离室12的所述分离腔120；或者所述在循环氢气自所述第二再循环进气道1022被吸入到所述引射室11的所述引射腔110。
88.优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述循环装置主体10的所述再循环进气通道102位于所述分离室12上端，且所述再循环进气通道102的内部开口1024位于所述分离室12的所述内壁123的侧边，即所述再循环进气通道102的内部开口1024的开口方向与所述引射进气管17相交错，以便所述再循环氢气被吸入所述分离室12的所述分离腔120时，所述再循环氢气形成所述吸入涡流。换言之，所述再循环进气通道102的内部开口1024的开口方向与所述引射进气管17不正向对应，有利于所述再循环氢气形成所述吸入涡流。更优选
地，所述再循环进气通道102的内部开口1024的一边与所述分离室12的所述内壁123相切。
89.如图6a至图6c所示，所述缓释室13进一步包括至少一挡板133，其中所述挡板133被设置于所述缓释室13的所述缓释腔130，氢气或再循环氢气被通入所述缓释室13的所述缓释腔130，其中氢气或再循环氢气被所述挡板133阻挡，并撞击在所述挡板133的表面，以使得所述氢气或所述再循环氢气中的水汽析出，从而实现水汽的再次分离。
90.优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述挡板133呈竖直状被布置在所述缓释室13的所述缓释腔130，且至少一所述挡板133邻近于所述第二通道105，以便通过所述第二通道105喷射的气流撞击在所述挡板133的一表面，利用挡板分离的原理，实现氢气与水汽的分离。更优选地，在本实用新型的该优实施例中，所述挡板133被一体地形成于或被设置于所述循环装置主体10的所述循环装置本体14和所述上盖板15。
91.可选地，在本实用新型的其他可选实施方式中，所述挡板133的数量为二或以上，其中所述挡板133被相互间隔地布置在所述缓释室13的所述缓释腔130，以使得所述氢气或再循环氢气在所述缓释腔130内移动时，水汽被析出在所述挡板133，以提高汽水分离效率。值得一提的是，所述缓释室13分理处的液态水被收集在所述缓释室13的所述缓释腔130的底部。
92.如图4a至图6c所示，所述缓释室13的所述缓释腔130的空间体积大于所述引射室11的所述引射腔110和所述分离室12的所述分离腔120的体积，以使得进入到所述缓释室13的所述缓释腔130内的氢气得以缓冲，以稳定所述缓释室13的所述缓释腔130的气体压力。
93.详细地说，当所述引射通道20喷射的氢气压力波动时或者所述再循环氢气压力出现波动时，由于所述缓释室13的所述缓释腔130的空间体积较大，进入到所述缓释室13的氢气或所述在循环氢气与所述缓释腔130内存储的氢气相混合，缓冲所述引射通道20喷射的氢气压力波动和/或所述再循环氢气压力波动，以降低所述出气通道103输出氢气的压力波动，提高所述出气通道103输出氢气的气压稳定性。当所述出气单元32泄压过快时和/或所述循环装置主体10的所述出气通道103漏气时，存储在所述缓释室13的所述缓释腔130内的氢气能及时补充，以避免泄压过快。
94.如图4a和图4b所示，所述氢气循环装置100进一步包括一湿度传感器40、一控制器50以及一控制阀60，其中所述湿度传感器40和所述控制阀60被通信地连接于所述控制器50，由所述控制器50基于所述湿度传感器40检测到的湿度数据控制所述控制阀60的工作状态，进而调整所述氢气循环装置100的所述循环装置主体10输出的氢气湿度。
95.所述氢气循环装置进一步包括至少一温度压力传感器33，其中所述温度压力传感器33被设置于所述缓释室13，并且所述温度压力传感器33被电气连接于所述控制器50，由所述控制器50根据所述温度压力传感器50控制所述控制阀60等的工作状态。
96.所述湿度传感器40被设置于所述缓释室13的所述缓释腔130，以检测所述缓释室13的所述缓释腔130内氢气湿度。优选地，在本实用新型的该优选实施了中，所述湿度传感器40邻近于所述循环装置主体10的所述出气通道103，以检测由所述出气通道103向外输出氢气的湿度。可以理解的是，所述湿度传感器40邻近于所述循环装置主体10的所述出气通道103，其检测数据与所述循环装置主体10输出的氢气湿度可被认为是一致的。因此，通过所述湿度传感器40检测的湿度数据信息控制所述循环装置主体10内气体湿度可保持所述氢气循环装置100输出的氢气湿度稳定。
97.所述控制阀60被设置于所述引射室11的所述引射室主体111，其被用以控制所述再循环进气通道102的所述第二再循环进气道1022的通断，从而分配所述再循环氢气的流量和调整所述再循环氢气的流动方向。
98.如图7a和图7b所示，所述控制阀60具有一关闭位置601和一打开位置602，并且所述控制器50控制所述控制阀60在所述关闭位置601和所述打开位置602之间切换。详细地说，所述控制器50预设至少一目标湿度值或接收至少一设定的目标湿度值，当所述湿度传感器40检测到所述缓释室13的所述引射腔130内的湿度值小于设定的所述目标湿度值时；所述控制器50控制所述控制阀60处于所述打开位置602，所述再循环进气通道102的所述第二再循环进气道1022与所述引射室11的所述引射腔110导通，以允许所述再循环氢气通过所述再循环进气通道102的所述第二再循环进气道1022直接到达所述引射室11的所述引射腔110。由于再循环氢气中水汽浓度较大，其被通过所述引射室直接吸入到所述缓释室13的所述缓释腔130内，以增大所述缓释室13的所述缓释腔130内的氢气湿度。
99.当所述湿度传感器40检测到所述缓释室13的所述引射腔130内的湿度值大于设定的所述目标湿度值时，所述控制器50控制所述控制阀60处于所述关闭位置601，所述再循环进气通道102的所述第二再循环进气道1022被堵塞，以使得全部的所述再循环氢气经所述再循环进气通道102的所述第一再循环进气道1021进入到所述分离室12的所述分离腔120，并在所述分离室12内进行液气分离后被吸入到所述引射室11的所述引射腔110。可以理解的是，所述再循环氢气中的水汽经过所述分离室12的汽水分离和所述缓释室13的再次汽水分离后，使得所述缓释室13的所述缓释腔130内的氢气中所含的水汽含量得以降低，从而降低所述氢气循环装置输出的氢气湿度。
100.值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，当所述控制器50控制所述控制阀60处于所述打开位置602时，所述再循环氢气的大部分气体经所述再循环进气通道102的所述第二再循环进气道1022直接到达所述引射室11的所述引射腔110，小部分再循环氢气经所述再循环进气通道102的所述第一再循环进气道1021进入到所述分离室12的所述分离腔120。如此，通过所述控制器50对所述控制阀60的控制所述氢气循环装置100供给的氢气湿度的自动调节。
101.优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述控制阀60被实施为电磁旁通阀。本领域技术人员可以理解的是，所述控制器50可被实施为燃料电池系统中的其他控制单元，即所述氢气循环装置100的所述控制阀60接收来自于所述控制单元的一控制信号，并根据控制信号控制所述控制阀60的工作状态。
102.如图7a和图7b所示，所述分离室12的所述分离腔120内分离得到的液态水被收集在所述分离室12的底部，其中所述缓释室13分离得到的液态水被收集在所述缓释室13的底部，其中所述分离室12的所述分离腔120和所述缓释室13的所述缓释腔130之间设有一连通通道106，其中所述连通通道106连通所述分离室12的所述分离腔120和所述缓释室13的所述缓释腔130，以允许收集在所述分离室12和所述缓释室13内的液态水流动。
103.所述氢气循环装置100进一步包括一放水阀70，其中所述放水阀70被设置于所述分离室12，其中所述放水阀70导通于所述分离室12的所述分离腔120。所述放水阀70被电气连接于所述控制器50，由所述控制器50控制所述放水阀70的工作状态。当所述放水阀70被打开时，所述放水阀70被用以释放存储于所述分离室12的所述分离腔120内的水。
104.本领域技术人员可以理解的是，作为可选地，所述放水阀70还被安装于所述缓释室13，并导通于所述缓释室13的所述缓释腔130，以释放存储于所述缓释室13的所述缓释腔130内的水。优选地，所述放水阀70可以但不限于一电磁阀。
105.如图7a和图7b所示，所述氢气循环装置100进一步包括至少一液位传感器80，其中所述液位传感器80被设置于所述分离室12的底部，即所述液位传感器80被保持在所述分离室12的所述分离腔120的下部位置，以检测所述分离室12的所述分离腔120中的液位高度。所述液位传感器80被通信地连接于所述控制器50，其中所述控制器50根据所述液位传感器80的检测数据控制所述放水阀70的工作状态，进而实现所述氢气循环装置100的自动排水。
106.值得一提的是，设所述引射室11的所述缓释腔110的气压为p1，所述分离式12的所述分离腔120的气压为p2，所述缓释室13的所述缓释腔130的气压3为p3，由于所述引射通道20在所述第二通道105出产生引射效应，使得缓释腔压力p3＞分离腔压力p2＞引射腔压力p1。可以理解的是，由于压力差的存在，收集在所述分离腔12内的水会通过所述连通通道106流入所述缓释室13的所述缓释腔130内。
107.所述液位传感器80设定至少一报警值，当所述分离室12内的水位到达所述液位传感器80设定的所述报警值，即所述分离室12的所述分离腔120内的水触发所述液位传感器80时，所述控制器50根据所述液位传感器80的检测信息控制所述放水阀70打开，以释放存储于所述分离室12的所述分离腔120的液态水。当液面下降后，所述液位传感器80报警取消，所述控制器50指令所述放水阀70关闭，完成自动排水。
108.所述氢气循环装置100进一步包括一隔离膜90，其中所述隔离膜90被设置于所述分离室12，其中所述隔离膜90位于所述液位传感器80的上方，以隔离氢气和液态水。可以理解的是，所述隔离膜90隔离所述分离室12的所述分离腔120为一液气分离腔1201和一集水腔1202，其中由于负压引起的吸入涡流发生在所述隔离膜90的所述液气分离腔1201。所述分离室12析出的液态水经所述隔离膜90被收集在所述集水腔1202。优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述隔离膜90被设置在所述分离室12的中间或中间靠下的位置。
109.值得一提的是，所述隔离膜90为多孔结构，其中液态水液可渗透通过所述隔离膜90，并且所述隔离膜90可有效阻挡气流所述液气分离腔1201内的氢气气流，进而避免所述吸入涡流对液面的扰动，使所述液位传感器80数据采集失真。值得一提的是，所述隔离膜90被实施为气水隔离膜，其允许液态水渗透通过，并可有效阻挡气体涡流。
110.本实用新型说明书附图之图8示出了所述氢气循环装置100的另一可选实施方式。与上述第一较佳实施例不同的是，在本实用新型的该优选实施例方式中，再循环氢气被泵入所述氢气循环装置100的所述分离室12，即再循环氢气在进入到所述分离室12之间具有一定的气体压力，使得分离腔压力p2＞引射腔压力p＞1缓释腔压力p3。与上述较佳实施例不同的是，所述放水阀70被设置于所述缓释室13，并导通于所述缓释室13的所述缓释腔130，以释放存储于所述缓释室13的所述缓释腔130内的水。
111.所述液位传感器80被设置于所述缓释室13的底部，即所述液位传感器80被保持在所述缓释室13的所述缓释腔130的下部位置，以检测所述缓释室13的所述缓释腔130中的液位高度。所述液位传感器80被通信地连接于所述控制器50，其中所述控制器50根据所述液位传感器80的检测数据控制所述放水阀70的工作状态，进而实现所述氢气循环装置100的自动排水。
112.本实用新型说明书附图之图9所示，本实用新型上述第一较佳实施例的一氢气循环装置100的另一可选实施方式在接下来的描述中被阐明。与上述较佳实施例不同的是，所述氢气循环装置100的所述引射通道20的数量为一或以上。作为示例的在本实用新型的该优选实施例中，所述引射通道20的数量为二（即20a、20b），其中所述引射通道20a、20b可同时工作或各自独立地工作，以满足不同供给氢气流量的需求。
113.依照本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供一氢气循环装置的循环方法，其中所述循环方法包括步骤：
114.（a）高压通入氢气于一循环装置主体10的一第二通道105，通过所述第二通道105通入所述氢气到一缓释室13，并在所述第二通道105产生负压；和
115.（b）以负压的方式自一再循环进气通道102吸入再循环氢气至一分离室，并形成一吸入涡流，以周向地和径向向下地从所述分离室12的上部向下吸所述再循环氢气，并以周向向内地和径向向上地从所述分离室12被吸入一第一通道104，所述再循环氢气经一引射室11被吸入至所述第二通道105，再经所述第二通道105被通入所述缓释室13，与所述缓释室13内的氢气混合。
116.在本实用新型的上述循环方法中，进一步包括步骤：借由所述缓释室13的至少一挡板133阻挡所述第二通道105通入的氢气气流和再循环氢气气流，所述第二通道105喷射出的气流撞击在所述挡板133，以析出气流中的水汽。
117.在本实用新型的上述循环方法中，进一步包括步骤：检测所述缓释室13内的湿度，并根据设定的湿度值控制一控制阀60的工作状态，当所述湿度传感器40检测到的湿度值小于设定的所述目标湿度值时，藉由一控制器50控制所述控制阀60处于一打开位置602，所述控制阀60导通所述再循环进气通道102的一第二再循环进气道1022于所述引射室11的所述引射腔110，以允许所述再循环氢气通过所述再循环进气通道102的所述第二再循环进气道1022直接到达所述引射室11的所述引射腔；当所述湿度传感器40检测到的湿度值大于设定的所述目标湿度值时，所述控制器50控制所述控制阀60处于一关闭位置601，所述再循环进气通道102的所述第二再循环进气道1022被所述控制阀60堵塞，以使得全部的所述再循环氢气经所述再循环进气通道102的一第一再循环进气道1021进入到所述分离室12的所述分离腔120。
118.参照本实用新型说明书附图之图10所示，依照本实用新型另一方面的一燃料电池供氢系统在接下来的描述中被阐明。所述燃料电池供氢系统被设置为一电堆1000提供氢气。所述燃料电池供氢系统包括一氢气循环装置100、一供氢装置200、以及一排气装置300，其中所述氢气循环装置与上述第一较佳实施例相同。所述供氢装置200被连通于所述氢气循环装置100的一引射通道20，所述氢气循环装置100的一出气单元32连通于所述电堆的进气端，所述电堆的出气端连通于所述氢气循环装置的一再循环进气单元31。换言之，所述供氢装置200通过所述引射通道20通入氢气至一循环装置主体10，其中所述电堆反应后排出的氢气通过所述再循环进气单元31被通入到所述循环装置10，其中所述供氢装置200通入地方氢气和所述电堆反应后剩余的再循环氢气在所述氢气循环装置100的所述循环装置主体10内混合。缓和后的氢气自所述循环装置主体10经所述出气单元32通入到所述电堆，以供所述电堆使用。
119.所述排气装置300连通于所述电堆和所述氢气循环装置100，其中所述电堆产生的
水和所述氢气循环装置100产生的水经所述排气装置300被排出至外界环境。
120.所述燃料电池供氢系统进一步包括至少一调压阀400和至少一泄压阀500，其中所述调压阀400被设置于所述供氢装置200和所述氢气循环装置100之间，其被用以调整所述供氢装置200通入到所述氢气循环装置100的氢气气压。所述泄压阀500被设置于所述电堆和所述排气装置300之间，其被用于控制所述电堆通过所述排气装置300向外排出废物和调整所述电堆压力。优选地，所述泄压阀500可以但不限于一电磁阀。
121.参照本实用新型说明书附图之图11所示，依照本实用新型另一方面的一燃料电池供氢系统在接下来的描述中被阐明。与上述较佳实施例不同的是，所述燃料电池供氢系统进一步包括至少一循环泵600，其中所述循环泵600被设置于所述氢气循环装置100和所述电堆的所述排气端之间，并且所述循环泵600连通所述氢气循环装置100的所述再循环进气单元31于所述电堆的排气端。所述循环泵600增加通入到所述循环装置主体10内在循环氢气的压力，以提高燃料电池功率。
122.值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述氢气循环装置100的所述放水阀70和所述液位传感器80被设置于所述缓释室13。
123.本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。