一种燃料电池供氢系统及供氢方法与流程

1.本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池供氢系统及供氢方法。

背景技术：

2.燃料电池系统主要由氢气供应系统、空气供应系统、电堆、水热管理系统以及电控等模块组成。在燃料电池运行过程中，质子交换膜的含水量和杂质气体对电堆性能有着十分重要的影响，含水量过低会阻碍质子的输运，含水量过高会产生水淹现象，同时杂质气体在电堆阳极积聚也会阻碍氢气与催化剂层接触，最终均会造成电堆电压降低。为了保证燃料电池高效可靠运行，同时提高氢气利用率，通常采用氢气循环的方式将反应完成后的气体重新泵入氢气入口进行反应，同时将反应生成的水和杂质气体及时排出。
3.目前，根据燃料电池系统功率、效率、产品性能和应用场景等因素，供氢系统通常采用循环泵、单引射器、多级引射器以及引射器和循环泵串/并联使用。引射器具有无运动部件、结构简单、可靠性高、体积和质量小、成本低、无寄生功率等突出优点。氢气循环泵可以通过调节转速以适应不同的电堆功率范围。
4.在现有技术中，单个引射器只能满足某一工况段的引射需求，其很难适应大功率燃料电池系统在宽功率范围内变化的要求。多级引射器方案虽然可以覆盖燃料电池系统全功率要求，但在响应要求高的工况时，引射器调压的响应性不能满足系统要求。如进行系统排氮阀工作时，管路中压力会快速降低，引射器调压迟滞会导致入堆氢气压力超调过5kpa的情况。
5.氢气循环泵的体积大、噪声高且会产生较大寄生功率，同时由于循环氢气要求绝对无油，而氢气又极易泄漏，因此氢泵的设计难度大、制造成本高。cn 114824364a中提出的燃料电池氢气循环系统，氢循环泵仅需要在系统低功率运行，氢循环泵的寄生功耗仍然有几百瓦，且氢循环泵存在润滑油泄漏和低温冷启动等问题，系统可靠性不高。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种燃料电池供氢系统及供氢方法，寄生功耗极低，可对氢气入堆压力快速、稳定调节，满足大功率燃料电池系统在全功率范围内变化的要求。
7.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
8.一种燃料电池供氢系统，用于为电堆供应氢气，包括：
9.供氢单元，用于提供氢气源；
10.动态调压单元，分别与所述供氢单元的出气端和电堆的入氢口连通，用于将所述供氢单元输出的氢气根据电堆的工况段调整入堆压力后输入电堆；
11.回流单元，其进气端与所述电堆的出氢口连通，其出气端与外部环境和所述动态调压单元连通，用于将所述电堆排出的回流气体进行气水分离并排出液态水，气水分离后的回流气体输入动态调压单元，以及通过排出回流气体控制氢气浓度。
12.优选地，所述动态调压单元包括：
13.供氢第二主流管路，其进气端与所述供氢单元的出气端连通；
14.第一供氢支路，其进气端与所述供氢第二主流管路的出气端连通，在所述第一供氢支路上设置有用于调整氢气入堆压力的第一引射器，其主流口与所述第一供氢支路的进气端连通，其出射口与所述第一供氢支路的出气端连通，其引射口用于接入引射气；
15.第二供氢支路，与所述第一供氢支路并联设置，其进气端与所述供氢第二主流管路的出气端连通，在所述第二供氢支路上沿氢气流通方向依次设置有开关阀和用于调整氢气入堆压力的第二引射器；其中，所述第二引射器的主流口与第二供氢支路的进气端连通，其出射口与所述第二供氢支路的出气端连通，其引射口用于接入引射气；所述开关阀在电堆低功率段时关闭，所述第二引射器不工作，仅通过所述第一引射器调整入堆氢气压力；所述开关阀在电堆中、高功率段时开启，所述第二引射器工作，所述第一、二引射器共同调整入堆氢气压力；
16.供氢第三主流管路，其进气端与所述第一、二供氢支路的出气端连通，其出气端与所述电堆的入氢口连通，用于将调整入堆压力后的氢气输入所述电堆。
17.优选地，在所述供氢第二主流管路上设置有比例阀，其在电堆低功率段时根据需要动态调节开启角度，用于调节低功率段时流入所述第一引射器的主流口的氢气流量；其在电堆中、高功率段时全开。
18.优选地，在所述供氢第二主流管路上、比例阀之后设置有第一压力传感器，用于监控所述比例阀出气端的氢气压力并反馈，从而能够精确控制所述第一引射器或第一、二引射器的引射流量及出射压力。
19.优选地，在所述供氢第三主流管路上沿氢气流通方向依次设置有第二压力传感器和泄压阀；其中，所述第二压力传感器用于检测电堆的入氢口压力；所述泄压阀用于在第二压力传感器检测到入氢口压力高于入堆保护压力时，开启阀门排气降压，使入堆氢气压力保持在安全范围内。
20.优选地，所述回流单元包括：
21.回流主路，其进气端与所述电堆的出氢口连通，出气端与外部环境及所述动态调压单元连通，所述回路主流上沿回流气体流通方向依次设置有排水装置和尾排排气阀；其中，所述排水装置用于将电堆流出的液态水与回流气体分离并排出；所述尾排排气阀用于受控将电堆的出氢口流出的混有氮气的回流气体排出，以控制氢气浓度；
22.并联设置的第一回流支路和第二回流支路，二者的进气端与所述回流主路连通且接口位于排水装置和尾排排气阀之间；所述第一回流支路的出气端与第一引射器的引射口连通，用于将所述第一回流支路中的回流气体作为引射气引入第一引射器的引射口；所述第二回流支路的出气端与第二引射器的引射口连通，并且在所述第二回流支路上还设置有工作流向为朝向引射口方向的单向阀；所述单向阀在电堆低功率段时关闭，所述回流主路中的回流气体不回流至第二引射器；所述单向阀在电堆中、高功率段时开启，所述回流主路中的回流气体经过第二回流支路作为引射气引入第二引射器的引射口。
23.优选地，还包括：
24.补压供氢支路，与所述第一、二供氢支路并联设置，其进气端与所述供氢第二主流管路的出气端连通，其出气端与所述供氢第三主流管路的进气端连通，在所述补压供氢支路上设置有用于补压的氢喷射器，所述氢喷射器在尾排排气阀开启时同步开启进行补压。
25.优选地，所述供氢单元包括：
26.储氢瓶，用于储存高压氢气；
27.供氢第一主流管路，其进气端与所述储氢瓶的出口连通，出气端与所述动态调压单元的进气端连通；所述供氢第一主流管路上沿氢气流通方向依次设置有氢气过滤器和减压阀，用于使储氢瓶中的高压氢气经所述氢气过滤器过滤、再通过所述减压阀减压后流入动态调压单元。
28.一种燃料电池供氢方法，基于上述的任意一种燃料电池供氢系统实现，其特征在于，包括步骤：
29.s1、储氢瓶中的高压氢气进入供氢第一主流管路，经过滤、减压后进入供氢第二主流管路；
30.s3、当电堆工作在低功率段时，开关阀关闭，第二主流管路流出的氢气只经过第一供氢支路进入第一引射器的主流口；并且，单向阀关闭，回流主路中的回流气体只经过第一回流支路进入第一引射器的引射口，为第一引射器提供引射气；进入主流口的氢气与引射气混合后自出射口喷出进入供氢第三主流管路，此时为单引射器工作模式，第二引射器不工作；
31.当电堆工作在中、高功率段时，开关阀开启，自供氢第二主流管路进气端流入的氢气经过第一、二供氢支路分别进入第一、二引射的主流口；并且，单向阀在回流气体的作用下开启，回流主路中的回流气体分别通过第一、二回流支路进入第一、二引射器的引射口，为第一、二引射器提供引射气；进入主流口的氢气分别与引射气混合后自出射口喷出进入供氢第三主流管路，此时为双引射器工作模式，第一、二引射器同时工作；
32.s4、供氢第三主流管路中的氢气流入电堆，第二压力传感器实时监控入堆压力，当其高于入堆保护压力时，泄压阀开启进行排气降压，使入堆压力保持在安全范围内。
33.优选地，在步骤s1与s3之间还包括步骤s2：
34.当电堆工作在低功率段时，比例阀根据需要动态调节供氢第二主流管路流出的氢气流量，第一压力传感器实时监控供氢第二主流管路内的氢气压力，并反馈以控制第一引射器的引射流量及出射压力；
35.当电堆工作在中、高功率段时，比例阀全开，第一压力传感器实时监控供氢第二主流管路内的氢气压力，并反馈以控制第一、二引射器的引射流量及出射压力；
36.在步骤s4之后还包括步骤s5：
37.电堆的出氢口排出的氢气进入回流主路，通过排水装置排水；
38.尾排排气阀按照设置开启，排出混有氮气的氢气，控制氢气浓度；
39.尾排排气阀开启后，第一压力传感器感应压力变化后反馈控制氢喷射器开启和关闭，通过补压供氢支路进行补压，快速消除尾排排气阀开启的影响；氢喷射器仅在补气时开启，补压供氢支路常态为关闭。
40.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种燃料电池供氢系统及供氢方法，具有如下有益效果：
41.1.通过单、双引射器在不同功率段时配合工作，可满足大功率燃料电池系统全功率范围内氢气循环流量和升压的要求；
42.2.无需氢循环泵，寄生功耗极低，提升了燃料电池系统效率，系统可靠性高；
43.3.通过旁通路的氢喷射器进行系统压力快速自主调节，提高了氢气压力调节响应性。
附图说明
44.图1为本发明的燃料电池供氢系统的结构示意图。
具体实施方式
45.以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种燃料电池供氢系统及供氢方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
46.需要说明的是，在本发明中，诸如和等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
47.如图1所示，本发明提供一种燃料电池供氢系统，用于为燃料电池电堆13(简称电堆13)供应氢气；包括：
48.供氢单元，用于提供氢气源；包括：
49.储氢瓶1，用于储存高压氢气；
50.供氢第一主流管路100，其进气端与储氢瓶1的出口连通，供氢第一主流管路100上沿氢气流通方向依次设置有氢气过滤器2和减压阀3，用于使储氢瓶1中的高压氢气经氢气过滤器2过滤、再通过减压阀3减压至7～20bara。
51.动态调压单元，分别与供氢单元的出气端和电堆13的入氢口连通，用于将供氢单元输出的氢气根据电堆13的工况段调整入堆压力后输入电堆13，所述工况段包括2个：低功率段和中、高功率段；所述动态调压单元包括：
52.供氢第二主流管路200，其进气端与供氢第一主流管路100的出气端连通；
53.第一供氢支路201，其进气端与供氢第二主流管路200的出气端连通，在第一供氢支路201上设置有第一引射器9；其中，第一引射器9包括3个接口：沿氢气流通方向依序连接在第一供氢支路201上的主流口a1和出射口c1，以及用于引入引射气的引射口b1；当第一引射器9工作时，自主流口a1进入第一引射器9的氢气，与自引射口b1进入第一引射器9的引射气混合中和压力，自出射口c1喷出；
54.第二供氢支路202，与第一供氢支路201并联设置，其进气端与供氢第二主流管路200的出气端连通，在第二供氢支路202上沿氢气流通方向依次设置有开关阀10和第二引射器11；其中，第二引射器11包括3个接口：沿氢气流通方向依序连接在第二供氢支路202上的主流口a2和出射口c2，以及用于引入引射气的引射口b2；当第二引射器11工作时，自主流口
a2进入第二引射器11的氢气，与自引射口b2进入第一引射器9的引射气混合中和压力，自出射口c2喷出；开关阀10用于根据电堆13的工况段开启或关闭，进而控制第二引射器11是否工作；当电堆13工作在低功率段时，开关阀10关闭，自供氢第二主流管路200进气端流入的氢气只经过第一供氢支路201进入第一引射器9的主流口a1，而不进入第二引射器11的主流口a2，第二引射器11不工作，此时为单引射器工作模式，通过第一引射器9能够解决低功率引射性能不足及氢气循环效率低的问题；当电堆13工作在中、高功率段时，开关阀10开启，自供氢第二主流管路200进气端流入的氢气经过第一、二供氢支路201、202分别进入第一、二引射器9、11的主流口a1、a2，此时为双引射器工作模式，通过两个引射器同时工作，能够满足中、高功率段氢气循环流量和升压的要求；
55.供氢第三主流管路300，其进气端与第一供氢支路201和第二供氢支路202的出气端连通，其出气端与电堆13的入氢口连通，用于将动态调压后的氢气输入电堆13；在供氢第三主流管路300上沿氢气流通方向依次设置有第二压力传感器7和泄压阀8；其中，第二压力传感器7用于检测电堆13的入氢口的压力；泄压阀8用于排气降压，当第二压力传感器7检测到电堆13入氢口的压力高于入堆保护压力时，泄压阀8开启进行排气降压，使入堆氢气压力保持在安全范围内；优选地，在一些实施例中，泄压阀8为机械阀，泄压流量大于2000slpm，可靠性高；
56.并且，在供氢第二主流管路200上沿氢气流通方向还依次设置有比例阀4和第一压力传感器5；其中，比例阀4当电堆13工作在中、高功率段时全开；工作在低功率段时根据需要动态调节开启角度，用于在电堆13工作在低功率段时根据需要调节第一引射器9的主流口的氢气流量；第一压力传感器5用于监控第一引射器9或第一、二引射器9、11的主流口的氢气压力并反馈，从而能够精确控制第一引射器9或第一、二引射器9、11的引射口的引射流量及出射口的出射压力。
57.回流单元，其进气端与电堆13的出氢口连通，出气端与外部环境和动态调压单元连通，用于将电堆13排出的回流气体进行气水分离并排出液态水，气水分离后的回流气体输入动态调压单元，以及通过排出回流气体控制氢气浓度；所述回流单元包括：
58.回流主路400，其进气端与电堆13的出氢口连通，出气端与外部环境及动态调压单元连通，所述回路主流上沿回流气体流通方向依次设置有排水装置和尾排排气阀16；其中，排水装置包括气水分离器14和与其连接的排水阀15，用于通过气水分离器14将电堆13排出的液态水与回流气体分离，并通过排水阀15排出；优选地，在一些实施例中，气水分离器14为挡板式或离心式，流阻小于10kpa，具有较好的排水效果；尾排排气阀16的作用是，电堆13工作过程中会产生氮气从阴极端通过质子膜渗透进入阳极端，造成氢气浓度降低而影响系统性能，尾排排气阀16会按照设置开启，将电堆13的出氢口流出的混有氮气的回流气体排出，以控制氢气浓度；当尾排排气阀16关闭时，气水分离后的气体仅回流到动态调压单元。
59.并联设置的第一回流支路401和第二回流支路402，二者的进气端与回流主路400连通且接口位于排水装置和尾排排气阀16之间；第一回流支路401的出气端与第一引射器9的引射口b1连通，用于将第一回流支路401中的回流气体作为引射气引入第一引射器9的引射口b1；第二回流支路402的出气端与第二引射器11的引射口b2连通，并且在第二回流支路402上还设置有单向阀12，单向阀12的工作流向为朝向引射口b2方向；其作用为，当电堆13工作在低功率段时，开关阀10关闭，第二引射器11的引射口b2压力与第一引射器9的出射口
c1压力相当，高于第一引射器9的引射口b1压力，单向阀12关闭，防止回流主路400中的回流气体回流至第二引射器11，回流主路400中的回流气体只经过第一回流支路401进入第一引射器9的引射口b1，为第一引射器9提供引射气，形成单引射器氢气循环回路；当电堆13工作在中、高功率段时，开关阀10开启，第二引射器11的回流气体流量较第一引射器9大，引射口b2压力低于第一引射器9的引射口b1，单向阀12在回流气体的作用下开启，回流主路400中的回流气体分别通过第一、二回流支路401、402进入第一、二引射器9、11的引射口b1、b2，为第一、二引射器9、11提供引射气，形成双引射器并联氢气循环回路；优选地，在一些实施例中，单向阀12的流阻在最大回流量时小于1kpa，开启压力根据系统标定设定，具有较好地效果。
60.补压供氢支路203，与第一、二供氢支路201、202并联设置，其进气端与供氢第二主流管路200的出气端连通，其出气端与供氢第三主流管路300的进气端连通，在补压供氢支路203上设置有氢喷射器6；其作用为，尾排排气阀16开启排气会导致供氢压力降低，所以当尾排排气阀16开启时，通过第一压力传感器5感应压力变化后反馈控制氢喷射器6开启和关闭，进行补压，以快速消除尾排排气阀16开启的影响，使入堆氢气压力波动控制在
±
2kpa范围内；优选地，在一些实施例中，氢喷射器6为高速电磁开关阀，开启响应时间小于1ms，反应快速、控压效果好。
61.优选地，在一些实施例中，将比例阀4、第一压力传感器5、氢喷射器6、第一引射器9、开关阀10、第二引射器11、单向阀12、第二压力传感器7和泄压阀8高度集成形成供氢模块17，能够减小本发明的供氢系统的体积，缩短各部件之间的管路，减小气体流阻，提升氢气循环效率。
62.本发明所提供的燃料电池供氢系统，不局限于燃料电池供氢，也可应用于其他相关供氢场景。
63.另外，本发明还提供了一种燃料电池供氢方法，通过上述任意一种供氢系统实现，包括步骤：
64.s1、储氢瓶1中的高压氢气进入供氢第一主流管路100，经氢气过滤器2过滤、减压阀3减压后进入供氢第二主流管路200；
65.s2、当电堆13工作在低功率段时，比例阀4根据需要动态调节供氢第二主流管路200流出的氢气流量，第一压力传感器5实时监控供氢第二主流管路200内的氢气压力，并反馈以控制第一引射器9的引射流量及出射压力；
66.当电堆13工作在中、高功率段时，比例阀4全开，第一压力传感器5实时监控供氢第二主流管路200内的氢气压力，并反馈以控制第一、二引射器9、11的引射流量及出射压力；
67.s3、氢喷射器6仅在补气时开启，补压供氢支路203常态为关闭；
68.当电堆13工作在低功率段时，开关阀10关闭，第二主流管路200流出的氢气只经过第一供氢支路201进入第一引射器9的主流口a1；并且，单向阀12关闭，回流主路400中的回流气体只经过第一回流支路401进入第一引射器9的引射口b1，为第一引射器9提供引射气；进入主流口a1的氢气与引射气混合后自出射口c1喷出进入供氢第三主流管路300，此时形成单引射器氢气循环回路，为单引射器工作模式，第二引射器11不工作；
69.当电堆13工作在中、高功率段时，开关阀10开启，自供氢第二主流管路200进气端流入的氢气经过第一、二供氢支路201、202分别进入第一、二引射9、11的主流口a1、a2；并
且，单向阀12在回流气体的作用下开启，回流主路400中的回流气体分别通过第一、二回流支路401、402进入第一、二引射器9、11的引射口b1、b2，为第一、二引射器9、11提供引射气；进入主流口a1、a2的氢气分别与引射气混合后自出射口c1、c2喷出进入供氢第三主流管路300，此时形成双引射器并联氢气循环回路，为双引射器工作模式，第一、二引射器9、11同时工作；
70.s4、供氢第三主流管路300中的氢气流入电堆13，第二压力传感器7实时监控入堆压力，当其高于入堆保护压力时，泄压阀8开启进行排气降压，使入堆压力保持在安全范围内；
71.s5、电堆13的出氢口排出的氢气进入回流主路400，通过排水装置排水；
72.尾排排气阀16按照设置开启，排出混有氮气的氢气，控制氢气浓度；
73.氢喷射器6同步开启，通过补压供氢支路203进行补压，快速消除尾排排气阀16开启的影响。
74.综上所述，本发明提供的一种燃料电池供氢系统及供氢方法，通过单、双引射器在不同功率段时配合工作，可满足大功率燃料电池系统全功率范围内氢气循环流量和升压的要求；无需氢循环泵，寄生功耗极低，提升了燃料电池系统效率，系统可靠性高；通过旁通路的氢喷射器进行系统压力快速自主调节，提高了氢气压力调节响应性。
75.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：

1.一种燃料电池供氢系统，用于为电堆供应氢气，其特征在于，包括：供氢单元，用于提供氢气源；动态调压单元，分别与所述供氢单元的出气端和电堆的入氢口连通，用于将所述供氢单元输出的氢气根据电堆的工况段调整入堆压力后输入电堆；回流单元，其进气端与所述电堆的出氢口连通，其出气端与外部环境和所述动态调压单元连通，用于将所述电堆排出的回流气体进行气水分离并排出液态水，气水分离后的回流气体输入动态调压单元，以及通过排出回流气体控制氢气浓度。2.如权利要求1所述的燃料电池供氢系统，其特征在于，所述动态调压单元包括：供氢第二主流管路，其进气端与所述供氢单元的出气端连通；第一供氢支路，其进气端与所述供氢第二主流管路的出气端连通，在所述第一供氢支路上设置有用于调整氢气入堆压力的第一引射器，其主流口与所述第一供氢支路的进气端连通，其出射口与所述第一供氢支路的出气端连通，其引射口用于接入引射气；第二供氢支路，与所述第一供氢支路并联设置，其进气端与所述供氢第二主流管路的出气端连通，在所述第二供氢支路上沿氢气流通方向依次设置有开关阀和用于调整氢气入堆压力的第二引射器；其中，所述第二引射器的主流口与第二供氢支路的进气端连通，其出射口与所述第二供氢支路的出气端连通，其引射口用于接入引射气；所述开关阀在电堆低功率段时关闭，所述第二引射器不工作，仅通过所述第一引射器调整入堆氢气压力；所述开关阀在电堆中、高功率段时开启，所述第二引射器工作，所述第一、二引射器共同调整入堆氢气压力；供氢第三主流管路，其进气端与所述第一、二供氢支路的出气端连通，其出气端与所述电堆的入氢口连通，用于将调整入堆压力后的氢气输入所述电堆。3.如权利要求2所述的燃料电池供氢系统，其特征在于，在所述供氢第二主流管路上设置有比例阀，其在电堆低功率段时根据需要动态调节开启角度，用于调节低功率段时流入所述第一引射器的主流口的氢气流量；其在电堆中、高功率段时全开。4.如权利要求3所述的燃料电池供氢系统，其特征在于，在所述供氢第二主流管路上、比例阀之后设置有第一压力传感器，用于监控所述比例阀出气端的氢气压力并反馈，从而能够精确控制所述第一引射器或第一、二引射器的引射流量及出射压力。5.如权利要求2所述的燃料电池供氢系统，其特征在于，在所述供氢第三主流管路上沿氢气流通方向依次设置有第二压力传感器和泄压阀；其中，所述第二压力传感器用于检测电堆的入氢口压力；所述泄压阀用于在第二压力传感器检测到入氢口压力高于入堆保护压力时，开启阀门排气降压，使入堆氢气压力保持在安全范围内。6.如权利要求2所述的燃料电池供氢系统，其特征在于，所述回流单元包括：回流主路，其进气端与所述电堆的出氢口连通，出气端与外部环境及所述动态调压单元连通，所述回路主流上沿回流气体流通方向依次设置有排水装置和尾排排气阀；其中，所述排水装置用于将电堆流出的液态水与回流气体分离并排出；所述尾排排气阀用于受控将电堆的出氢口流出的混有氮气的回流气体排出，以控制氢气浓度；
并联设置的第一回流支路和第二回流支路，二者的进气端与所述回流主路连通且接口位于排水装置和尾排排气阀之间；所述第一回流支路的出气端与第一引射器的引射口连通，用于将所述第一回流支路中的回流气体作为引射气引入第一引射器的引射口；所述第二回流支路的出气端与第二引射器的引射口连通，并且在所述第二回流支路上还设置有工作流向为朝向引射口方向的单向阀；所述单向阀在电堆低功率段时关闭，所述回流主路中的回流气体不回流至第二引射器；所述单向阀在电堆中、高功率段时开启，所述回流主路中的回流气体经过第二回流支路作为引射气引入第二引射器的引射口。7.如权利要求6所述的燃料电池供氢系统，其特征在于，还包括：补压供氢支路，与所述第一、二供氢支路并联设置，其进气端与所述供氢第二主流管路的出气端连通，其出气端与所述供氢第三主流管路的进气端连通，在所述补压供氢支路上设置有用于补压的氢喷射器，所述氢喷射器在尾排排气阀开启时同步开启进行补压。8.如权利要求1所述的燃料电池供氢系统，其特征在于，所述供氢单元包括：储氢瓶，用于储存高压氢气；供氢第一主流管路，其进气端与所述储氢瓶的出口连通，出气端与所述动态调压单元的进气端连通；所述供氢第一主流管路上沿氢气流通方向依次设置有氢气过滤器和减压阀，用于使储氢瓶中的高压氢气经所述氢气过滤器过滤、再通过所述减压阀减压后流入动态调压单元。9.一种燃料电池供氢方法，基于如权利要求1～8任意一项所述的燃料电池供氢系统实现，其特征在于，包括步骤：s1、储氢瓶中的高压氢气进入供氢第一主流管路，经过滤、减压后进入供氢第二主流管路；s3、当电堆工作在低功率段时，开关阀关闭，第二主流管路流出的氢气只经过第一供氢支路进入第一引射器的主流口；并且，单向阀关闭，回流主路中的回流气体只经过第一回流支路进入第一引射器的引射口，为第一引射器提供引射气；进入主流口的氢气与引射气混合后自出射口喷出进入供氢第三主流管路，此时为单引射器工作模式，第二引射器不工作；当电堆工作在中、高功率段时，开关阀开启，自供氢第二主流管路进气端流入的氢气经过第一、二供氢支路分别进入第一、二引射的主流口；并且，单向阀在回流气体的作用下开启，回流主路中的回流气体分别通过第一、二回流支路进入第一、二引射器的引射口，为第一、二引射器提供引射气；进入主流口的氢气分别与引射气混合后自出射口喷出进入供氢第三主流管路，此时为双引射器工作模式，第一、二引射器同时工作；s4、供氢第三主流管路中的氢气流入电堆，第二压力传感器实时监控入堆压力，当其高于入堆保护压力时，泄压阀开启进行排气降压，使入堆压力保持在安全范围内。10.如权利要求9所述的燃料电池供氢方法，其特征在于，在步骤s1与s3之间还包括步骤s2：当电堆工作在低功率段时，比例阀根据需要动态调节供氢第二主流管路流出的氢气流量，第一压力传感器实时监控供氢第二主流管路内的氢气压力，并反馈以控制第一引射器的引射流量及出射压力；当电堆工作在中、高功率段时，比例阀全开，第一压力传感器实时监控供氢第二主流管路内的氢气压力，并反馈以控制第一、二引射器的引射流量及出射压力；
在步骤s4之后还包括步骤s5：电堆的出氢口排出的氢气进入回流主路，通过排水装置排水；尾排排气阀按照设置开启，排出混有氮气的氢气，控制氢气浓度；尾排排气阀开启后，第一压力传感器感应压力变化后反馈控制氢喷射器开启和关闭，通过补压供氢支路进行补压，快速消除尾排排气阀开启的影响；氢喷射器仅在补气时开启，补压供氢支路常态为关闭。

技术总结

本发明提供一种燃料电池供氢系统及供氢方法，用于为电堆供应氢气；所述供氢系统包括：供氢单元，用于提供氢气源；动态调压单元，分别与所述供氢单元的出气端和电堆的入氢口连通，用于将所述供氢单元输出的氢气根据电堆的工况段调整入堆压力后输入电堆；回流单元，其进气端与所述电堆的出氢口连通，其出气端与外部环境和所述动态调压单元连通，用于将所述电堆排出的回流气体进行气水分离并排出液态水，气水分离后的回流气体输入动态调压单元，以及通过排出回流气体控制氢气浓度。本发明寄生功耗极低，可对氢气入堆压力快速、稳定调节，满足大功率燃料电池系统在全功率范围内变化的要求。功率燃料电池系统在全功率范围内变化的要求。功率燃料电池系统在全功率范围内变化的要求。