时间：2026-02-06 分类：发表攻略
上海理工大学能源与动力工程学院戴征舒团队在《上海理工大学学报》发表论文《燃料电池氢气循环系统喷射器设计方法综述》，该论文梳理总结了现有公开发表文献中氢气喷射器的设计方法，包括渐缩单喷嘴、渐缩多喷嘴和缩放喷嘴氢气喷射器设计，为高效氢气喷射器设计提供依据，并指出未来改进方向，助力我国“双碳”目标实现。
氢能作为能量密度高、清洁的能源，是交通领域大规模深度脱碳的有效路径，氢燃料电池汽车已部分投入实际应用。质子交换膜燃料电池工作时，阳极未反应的氢气若直接排放，会造成污染、浪费及安全隐患，氢气循环系统成为回收未反应氢气的关键。传统氢气循环系统采用循环泵，存在耗功大、噪声大等缺点，而引入喷射器的方案则具备无运动部件、无需外部能耗、结构紧凑等诸多优势。
喷射器主要由喷嘴、吸入室、混合段和扩压段组成，根据喷嘴结构可分为缩放喷嘴和渐缩喷嘴两类。其设计方法主要有经验系数法、经典热力学法和气体动力学函数法，各有优劣。由于燃料电池阳极出口氢气含大量水蒸气，在超音速条件下易引发凝结、结冰及激波等问题，多数研究采用渐缩喷嘴设计。
在单个渐缩喷嘴设计方面，学者们基于不同模型，考虑水蒸气影响、与电堆参数耦合等因素，优化喷射器关键尺寸。为应对燃料电池输出功率变化导致的喷射器变工况性能下降问题，多喷嘴喷射器应运而生，包括双喷嘴、四喷嘴、对称喷嘴与中心喷嘴组合等多种形式，通过合理分配喷嘴喉部面积，提升变工况适应性。此外，也有少数学者采用缩放喷嘴设计，应用于高压大功率燃料电池系统。
论文指出，目前氢气喷射器设计多采用热力学模型，设计模型相对独立，多喷嘴面积分配方法较为简单。未来需将喷射器设计与燃料电池电堆参数耦合，深入研究多喷嘴空间布置与面积分配，尝试在渐缩喷嘴设计中应用气体动力学函数法，进一步提升氢气喷射器性能，推动氢燃料电池技术更广泛应用。
