隔室出口 230從陽極隔室140中排出作為排氣220。由于在陽極電化學反應中消耗的燃料的固定體積壓力減少，所以從陽極隔室出口 230中排出的排氣220可以以比進入陽極隔室入口 240的混合燃料200低的壓力排出。
[0030]陽極隔室出口 230可以流體地連接到再循環(huán)設(shè)備110的第一通道250。排氣220可以經(jīng)由第一通道250進入再循環(huán)設(shè)備110并且可以與燃料120流混合。通過再循環(huán)設(shè)備110的第二通道260可以供應燃料120。排氣220和燃料120在再循環(huán)設(shè)備110中混合之后，混合物可以通過第三通道270排出作為混合燃料200。第三通道270可以流體地連接到陽極隔室入口 240，用于允許混合燃料200流入陽極隔室140。如圖1所示，再循環(huán)回路160的流可以在再循環(huán)設(shè)備110和燃料電池130之間流動。
[0031]在典型的操作條件下，第二通道260處的燃料120的壓力范圍可以為約30 psig到約500 psig之間。第一通道250內(nèi)的排氣220的壓力范圍可以為約3 psig到約60 psig之間。以及離開第三通道270的混合燃料200的壓力范圍可以為約3 psig到約20 psig之間。這些可變壓力范圍的原因如下所述。
[0032]發(fā)生在陽極隔室140中的陽極電化學反應消耗混合燃料200并且降低再循環(huán)回路160內(nèi)的固定體積壓力。為了克服這個問題，再循環(huán)設(shè)備110可以使用連續(xù)燃料再循環(huán)來操作。特別地，在電負載電路190的功率輸出上升或下降的同時，以特定的流量引入到第二通道260中的燃料120可以維持再循環(huán)回路160內(nèi)的用來維持燃料電池130產(chǎn)生電所需的固定體積壓力。如上所述，S卩，無源地并且無需有源控制，再循環(huán)設(shè)備110可以被配置成調(diào)節(jié)燃料120流。
[0033]圖2A是根據(jù)不例性實施例的再循環(huán)設(shè)備10的剖視圖。再循環(huán)設(shè)備110可以包括本體400、噴嘴410、和活塞410。如前所述，再循環(huán)設(shè)備110可以被配置成經(jīng)由第一通道250接收排氣220并且經(jīng)由第二通道260接收燃料120。燃料120流和排氣220流可以組合并且混合燃料200可以經(jīng)由第三通道270離開再循環(huán)設(shè)備110。
[0034]本體400可以包括具有內(nèi)腔430的結(jié)構(gòu)，該內(nèi)腔被配置成容納噴嘴410和活塞420。例如，本體400可以由金屬、金屬合金、塑料、復合材料、或等效材料制成。本體400可以具有涂層或進行表面處理以減少摩擦或增加腐蝕保護。例如，聚四氟乙烯涂層或硬質(zhì)陽極化處理均可以使用。
[0035]本體400可以包括單個結(jié)構(gòu)或多個片的組件。特別地，再循環(huán)設(shè)備110可以被設(shè)計成容易從燃料電池系統(tǒng)100去除以用于維修或更換。例如，本體400可以包括第一本體段440和第二本體段450。本體段440和450可以使用各種附接機構(gòu)來固定地或可移動地彼此耦合。
[0036]再循環(huán)設(shè)備110可以包括縱向軸線460，該縱向軸線460從本體400的上游段延伸到本體400的下游段。例如，第一本體段440可以處于下游(即，圖2A中的右側(cè))并且第二本體段450可以放置在上游(S卩，圖2A中的左側(cè))。燃料120可以大致平行于縱向軸線460從上游流到下游。排氣220可以大致垂直于縱向軸線460和燃料120流動，并且可以與燃料120混合以形成混合燃料200，該混合燃料也可以大致平行于縱向軸線460從第三通道270流出。
[0037]第三通道270可以延伸通過本體400或第一本體段440的至少一部分。例如，第三通道270可以從內(nèi)腔430的內(nèi)表面延伸到第一本體段440的外表面。第三通道270可以包括錐形段并且可以被配置成加強燃料120和排氣220的混合。
[0038]第一通道250可以被配置成接收排氣220。盡管在圖2A中第一通道250示為垂直于第三通道270，但是第一通道250可以相對于第三通道270以各種角度定位。第一通道250可以延伸通過本體400或第一本體段440的至少一部分。特別地，第一通道可以從本體400/第一本體段250的外表面延伸到內(nèi)腔430的內(nèi)表面。在其它實施例中，被配置成接收排氣220的第一通道250可以包括多個通道。
[0039]第二通道260可以被配置成接收燃料120流。在一些方面中，第二通道260可以從本體400或第二本體段450的外表面延伸到內(nèi)腔430的內(nèi)表面。被配置成耦合到燃料130的供應線的第二通道260可以包括各種接頭(未示出)。
[0040]第一通道250、第二通道260、第三通道270、陽極隔室入口 240、或陽極隔室出口230處的連接配件(未示出)可以利用快速連接接頭或等效樣式連接來實現(xiàn)容易組裝或拆卸。連接配件可以被配置成吸收振動或壓力波動，該振動或壓力波動可以是由從噴嘴410排出的流而導致的。
[0041]在可選實施例(未示出)中，再循環(huán)設(shè)備110的幾何形狀可以集成到燃料電池130的一部分中。這種配置可以消除對互連配件的需求。
[0042]本體400可以被配置成接收噴嘴410。噴嘴410可以被配置成將燃料120流引入到混合室470中，在混合室470中，燃料120與排氣220組合?；旌先剂?00隨后從再循環(huán)設(shè)備110輸出并且形成再循環(huán)回路280的一部分。
[0043]噴嘴410可以被配置成當它從上游位置(如圖2A中所示的向左)流到下游位置(如圖2A所示的向右)時，加速燃料120流。噴嘴410的形狀或尺寸被設(shè)計成霧化燃料120以允許燃料120與排氣220在混合室470中充分混合。噴嘴410可以這樣配置:從噴嘴410排出的燃料的流量在橫向于噴嘴的混合室470中產(chǎn)生相對負壓。
[0044]在一些實施例中，噴嘴410可以被配置成使用超音速流體流動來操作。噴嘴410還可以被配置成接收排氣220流，該排氣220流大致垂直于離開噴嘴410的燃料120流。噴嘴410的外表面可以被配置成形成圍繞離開噴嘴410的燃料120流的排氣220的大體上湍流。特別地，排氣220流可以以圍繞離開噴嘴410的燃料120射流的大致圓形運動來圍繞噴嘴410打旋。燃料120和排氣220的這種不同的流路可以加強兩種流體流的混合。
[0045]噴嘴410可以由金屬、金屬合金、復合材料或能夠應對高壓和高速流體應用而不會被腐蝕的等效材料制成。噴嘴410的內(nèi)表面可以具有拋光的低摩擦精整以最大限度地提高流速效率或維持燃料120的高排放速度。
[0046]在其它實施例中，噴嘴410可以形成為本體400的一部分，形成了本體400和噴嘴410的單個結(jié)構(gòu)。并且，在其它實施例中，噴嘴410可以形成為第一本體段440或第二本體段450的一部分。
[0047]噴嘴410可以將內(nèi)腔430劃分成噴嘴410下游的混合室470和噴嘴410上游的活塞室480?；旌鲜?70和活塞室480可以流動地連接。例如，排氣220可以從第一通道250或混合室470流到活塞室480。例如，一個或多個通口(through port) 490可以被配置成允許流體從混合室470流入活塞室480。
[0048]在其它實施例中，流入活塞室480的排氣220可以借助于通道處于本體400的結(jié)構(gòu)中，該通道將混合室470流體地連接到活塞室480。
[0049]噴嘴410可以具有大致位于上游的第一端500和大致位于下游的第二端510。噴嘴410可以包括位于第一端500和第二端510之間的噴嘴腔520，其中噴嘴腔520可以被配置成提供燃料120通過噴嘴410的通道。如圖2A所示，噴嘴腔520的直徑可以減小，在從第一端500延伸到第二端510的同時變窄。
[0050]第二端510可以包括孔620，被配置成允許燃料120流從噴嘴腔520到混合室470之間通過?？?20的形狀可以被設(shè)計成提供將燃料120噴射或流動分配到混合室470中?？?20可以位于在第二端510的最端部表面處或大致位于第二端510的下游區(qū)域內(nèi)。還設(shè)想的是，孔620的開口的橫截面形狀可以包括正方形、長方形、圓形、三角形或其它形狀。
[0051]噴嘴410的第一端500可以被配置成接收進入噴嘴腔520的燃料120。特別地，第一端500可以接收活塞420的至少一部分。在其它實施例中，噴嘴410可能不接收活塞420。相反，活塞420可以由本體400的一部分來接收，該本體400的一部分流體地連接到噴嘴腔520。
[0052]活塞420可以被配置成提供燃料120從第二通道260到噴嘴410的第一端500的通道?；钊?20還可以被配置成控制通過第二通道260的燃料120流到噴嘴410的第一端500以及從孔620中流出。在一些實施例中，形成在活塞室480中的活塞420可以基于排氣220的壓力來控制燃料120流。
[0053]活塞420可以由金屬、金屬合金、復合材料或能夠應對高壓和高速流體應用的等效材料制成。
[0054]活塞420可以可滑動地位于活塞室480內(nèi)，該活塞室480形成在第一本體段440內(nèi)。在其他實施例中，活塞420可滑動地位于活塞室480或單個本體400內(nèi)，該活塞室480形成在第二本體段450內(nèi)，該單個本體400包括單個結(jié)構(gòu)。
[0055]活塞420在仍然維持密封的邊緣的同時，可以借助于軸承或等效機構(gòu)沿著活塞室480的內(nèi)表面滑動?；钊?20的外邊緣可以被配置成緊密密封活塞室480的內(nèi)