CN113675430B - 一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水*** - Google Patents

一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，包括电磁阀、换热器、温度传感器、压力传感器、水泵、温控阀、膨胀水箱、电导率传感器、流量计、液位计、增湿器等主要零部件；本发明可上下快速调节阴阳两侧增湿器水温以满足燃料电池快速变载增湿需求，在增湿器和燃料电池之间额外设置一路换热器以保证燃料电池进口气体湿度平稳，在燃料电池出口处设置一路换热器以冷凝尾气中的水分，提高分水效率；本发明***可上下快速调节阴阳两侧增湿器水温以满足燃料电池快速变载增湿需求，在增湿器和燃料电池之间额外设置一路换热器以保证燃料电池进口气体湿度平稳，在燃料电池出口处设置一路换热器以冷凝尾气中的水分进一步提高分水效率。

Description

一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***
技术领域
本发明属于燃料电池测试台技术领域，具体涉及一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的先进发电装置，是当前最具潜力的氢能应用方式。该发电装置具有环境友好、振动与噪音小、能量密度高、能量转换效率高、功率组合灵活等诸多优点。
燃料电池测试台用于测试电堆本体的电性能，以评价电堆的密封性能、热管理、电性能等，具体包括：通过对气体流量、气体湿度、气体压力、冷却水流量、电堆工作温度和冷却水温度等关键参数的精确控制，测量在不同条件下电压-电流曲线，功率-电流曲线和单片电压，也可进行恒电流、恒电压、恒功率、电流阶梯或斜坡、实时工况模拟等测试。其中燃料电池测试台冷却水***一般用于冷却燃料电池电堆和负载。
目前燃料电池测试台的主要问题有：反应气增湿温度调节能力、精度、稳定性以及尾气汽水分离效率有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术的不足，为满足燃料电池测试台反应气增湿、尾气汽水分离等要求，设计一种燃料电池测试台冷却水***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，包括外部冷却水支路、燃料电池冷却水支路、增湿水支路和反应气保温支路；所述的外部冷却水支路包括并联设置在负载两端的第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器，所述负载、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器通过连接管与外部冷却水管出口端相连，负载、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器的进口端分别通过第九电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀通过连接管进口端与外部冷却水管进口端相连，所述的外部冷却水进口还连接有温度传感器和压力传感器；第三换热器热侧进出口连接氧化气尾排管路，第六换热器热侧进出口连接燃料气尾排管路，用以冷凝阴阳侧尾气中的水分，提高分水效率；所述的燃料电池冷却水支路包括并联在第一换热器两端的燃料电池和第一膨胀水箱，第一换热器的另一出口端连接第十一电磁阀、燃料电池、第一膨胀水箱之后通过第一水泵连接第一换热器的另一进口端；所述的增湿水支路包括阳极增湿水支路和阴极增湿水支路；阳极增湿水支路包括并联在第二换热器两端的第一增湿器，第二换热器的另一出口端连接第一增湿器之后通过第二水泵连接在第二换热器的另一进口端；阴极增湿水支路包括并联在第七换热器两端的第二增湿器，第七换热器的另一出口端依次连接第二增湿器之后通过第七水泵连接在第七换热器的另一进口端；第一增湿器和第二增湿器用于提高增湿水温，第二换热器和第七换热器用于降低增湿水温，以满足燃料电池快速变载增湿需求；所述的反应气保温支路包括阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路，阳极反应气保温支路包括并联在第四换热器两端的第一加热器、第二加热器和第二膨胀水箱，第四换热器的另一出口端依次连接第一加热器、第二加热器、第二膨胀水箱之后通过第四水泵连接在第四换热器的另一进口端；阴极反应气保温支路包括并联在第五换热器两端的第三加热器、第四加热器和第三膨胀水箱，第五换热器的另一出口端依次连接第三加热器、第四加热器和第三膨胀水箱之后通过第五水泵连接在第五换热器的另一进口端；第一加热器用于加热未增湿燃料气，第二加热器用于加热增湿后燃料气，第三加热器用于加热未增湿氧化气，第四加热器用于加热增湿后氧化气，以保证燃料电池进口燃料气和氧化气湿度平稳。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其第一膨胀水箱、第二膨胀水箱、第三膨胀水箱和第一增湿器、第二增湿器设置有电加热器。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其第一换热器上还并联有温控阀，温控阀出口端连接换热器热侧进口端，温控阀旁路端连接换热器热侧出口端，用以控制燃料电池进口水温。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其外部冷却水进口端与外部冷却水出口端之间连接有第八电磁阀。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其第一换热器的入口与第一膨胀水箱的入口之间还连接有第十电磁阀。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其燃料电池冷却水支路中的第十一电磁阀进口端通过连接管与第一换热器出口端相连，出口端通过连接管与燃料电池进口端相连，燃料电池进口端连接管上设置有压力传感器、温度传感器、电导率传感器、流量计；其第一膨胀水箱上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其增湿水支路中的第一增湿器上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计，第二换热器出口端连接管上设置有温度传感器。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其增湿水支路中的第二增湿器上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计，第七换热器进口端连接管上设置有温度传感器；所述的阳极增湿水支路和阴极增湿水支路组成和流程相同。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其反应气保温支路中的第二膨胀水箱上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计，第四换热器出口端连接管上设置有温度传感器。
所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其反应气保温支路中的第三膨胀水箱上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计，第五换热器出口端连接管上设置有温度传感器；所述的阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路组成和流程相同。
本发明的有益效果是：
1，反应气增湿水温度可上下调节，并保证未增湿气和已增湿气温湿度平稳，在燃料电池变载导致反应气流量变化后能够快速响应；
2，通过尾气冷凝进一步提高汽水分离效率，保证尾气管路无产物水聚集，避免背压波动影响测试效果。
附图说明
图1是本发明的***结构示意图。
图中标记说明：1—第一电磁阀，2—第一换热器，3—第九电磁阀，4—负载，5—第二电磁阀，6—第二换热器，7—第三电磁阀，8—第三换热器，9—第四电磁阀，10—第四换热器，11—第五电磁阀，12—第五换热器，13—第六电磁阀，14—第六换热器，15—第七电磁阀，16—第七换热器，17—第八电磁阀，20—第一水泵，21—温控阀，22—第十电磁阀，23—第十一电磁阀，24—燃料电池，25—第一膨胀水箱，28—电导率传感器，29—流量计，33—第二水泵，34—第一增湿器，39—第七水泵，40—第二增湿器，45—第四水泵，46—第一加热器，47—第二加热器，48—第二膨胀水箱，53—第五水泵，54—第三加热器，55—第四加热器，56—第三膨胀水箱，32/38/44/52/60—液位计，18/27/31/35/37/41/43/49/51/57/59—温度传感器，19/26/30/36/42/50/58—压力传感器。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明如下。
如图1所示，本发明公开了一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，包括外部冷却水支路、燃料电池冷却水支路、增湿水支路、反应气保温支路。
所述的外部冷却水支路包括并联设置在负载4两端的第一换热器2、第二换热器6、第三换热器8、第四换热器10、第五换热器12、第六换热器14和第七换热器16，所述负载4、第一换热器2、第二换热器6、第三换热器8、第四换热器10、第五换热器12、第六换热器14和第七换热器16的出口端通过连接管与外部冷却水管出口端相连，负载4、第一换热器2、第二换热器6、第三换热器8、第四换热器10、第五换热器12、第六换热器14和第七换热器16的进口端分别通过第九电磁阀3、第一电磁阀1、第二电磁阀5、第三电磁阀7、第四电磁阀9、第五电磁阀11、第六电磁阀13和第七电磁阀15通过连接管进口端与外部冷却水管进口端相连，所述的外部冷却水进口端与外部冷却水出口端之间连接有第八电磁阀17，所述的外部冷却水进口还连接有温度传感器18和压力传感器19；第三换热器8热侧进出口连接氧化气尾排管路，第六换热器14热侧进出口连接燃料气尾排管路，用以冷凝阴阳侧尾气中的水分，提高分水效率。
测试台正常运行时，外部冷却水支路中的第一电磁阀1开启，用于冷却燃料电池冷却水支路；第九电磁阀3开启，用于冷却负载4；第二电磁阀5和第七电磁阀15在对应的增湿水支路需要降低增湿水温度时开启；第四电磁阀9和第五电磁阀11在对应的反应气保温支路需要降低保温水温度时开启；第三电磁阀7和第六电磁阀13开启，用于冷却对应的尾气。
所述的燃料电池冷却水支路包括并联在第一换热器2两端的燃料电池24和第一膨胀水箱25，第一换热器2的另一出口端连接第十一电磁阀23、燃料电池24、第一膨胀水箱25之后通过第一水泵20连接第一换热器2的另一进口端，第一换热器2的入口与第一膨胀水箱25的入口之间还连接有第十电磁阀22，第十一电磁阀23进口端通过连接管与第一换热器2出口端相连，出口端通过连接管与燃料电池24进口端相连，燃料电池24进口端连接管上设置有压力传感器26、温度传感器27、电导率传感器28、流量计29；所述的第一膨胀水箱25上还设置有压力传感器30、温度传感器31和液位计32；所述的温控阀21出口端连接换热器2热侧进口端，旁路端连接换热器2热侧出口端，用以控制燃料电池进口水温。
所述的第一膨胀水箱25、第二膨胀水箱48、第三膨胀水箱56和第一增湿器34、第二增湿器40设置有电加热器。
测试台正常运行时，燃料电池冷却水支路中的第一水泵20开启，第十一电磁阀23开启，第十电磁阀22关闭；第一水泵20根据测试台设定的燃料电池24进口水流量变频调节；温控阀21根据测试台设定的燃料电池进口水温分配水流通过第一换热器2散热；第一膨胀水箱25根据测试台设定的燃料电池进口水压调节氮气压力。
所述的增湿水支路包括阳极增湿水支路和阴极增湿水支路；阳极增湿水支路包括并联在第二换热器6两端的第一增湿器34，第二换热器6的另一出口端连接第一增湿器34之后通过第二水泵33连接在第二换热器6的另一进口端，第一增湿器34上还设置有压力传感器36、温度传感器37和液位计38，第二换热器6出口端连接管上设置有温度传感器35；阴极增湿水支路包括并联在第七换热器16两端的第二增湿器40，第七换热器16的另一出口端依次连接第二增湿器40之后通过第七水泵39连接在第七换热器16的另一进口端，第二增湿器40上还设置有压力传感器42、温度传感器43和液位计44，第七换热器16进口端连接管上设置有温度传感器41；所述的阳极增湿水支路和阴极增湿水支路组成和流程相同；第一增湿器34和第二增湿器40用于提高增湿水温，第二换热器6和第七换热器16用于降低增湿水温，以满足燃料电池快速变载增湿需求。
测试台正常运行时，需要提高增湿水温度时，增湿水支路中对应的第一增湿器34和第二增湿器40开启电加热；需要降低增湿水温度时，增湿水支路中对应的第二水泵33和第七水泵39开启，直至温度达到设定值；在增湿过程中，第一增湿器34和第二增湿器40根据液位计38和液位计44判断是否补充去离子水。
所述的反应气保温支路包括阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路，阳极反应气保温支路包括并联在第四换热器10两端的第一加热器46、第二加热器47和第二膨胀水箱48，第四换热器10的另一出口端依次连接第一加热器46、第二加热器47、第二膨胀水箱48之后通过第四水泵45连接在第四换热器10的另一进口端，第二膨胀水箱48上还设置有压力传感器50、温度传感器51和液位计52，第四换热器10出口端连接管上设置有温度传感器49；阴极反应气保温支路包括并联在第五换热器12两端的第三加热器54、第四加热器55和第三膨胀水箱56，第五换热器12的另一出口端依次连接第三加热器54、第四加热器55和第三膨胀水箱56之后通过第五水泵53连接在第五换热器12的另一进口端，第三膨胀水箱56上还设置有压力传感器58、温度传感器59和液位计60，第五换热器12出口端连接管上设置有温度传感器57；所述的阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路组成和流程相同；第一加热器46用于加热未增湿燃料气，第二加热器47用于加热增湿后燃料气，第三加热器54用于加热未增湿氧化气，第四加热器55用于加热增湿后氧化气，以保证燃料电池进口燃料气和氧化气湿度平稳。
测试台正常运行时，且测试台反应进气为增湿模式时，通过开启反应气保温支路中对应的第四水泵45/第五水泵53或第二膨胀水箱48/第三膨胀水箱56电加热来降低或提高保温水温度，要求与对应的增湿水温同步；当测试台反应进气为无增湿模式时，通过开启反应气保温支路中对应的第四水泵45/第五水泵53或第二膨胀水箱48/第三膨胀水箱56电加热来降低或提高保温水温度，已达到测试台设定值。
本发明***可上下快速调节阴阳两侧增湿器水温以满足燃料电池快速变载增湿需求，在增湿器和燃料电池之间额外设置一路换热器以保证燃料电池进口气体湿度平稳，在燃料电池出口处设置一路换热器以冷凝尾气中的水分进一步提高分水效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于：包括外部冷却水支路、燃料电池冷却水支路、增湿水支路和反应气保温支路；
所述的外部冷却水支路包括并联设置在负载（4）两端的第一换热器（2）、第二换热器（6）、第三换热器（8）、第四换热器（10）、第五换热器（12）、第六换热器（14）和第七换热器（16），所述负载（4）、第一换热器（2）、第二换热器（6）、第三换热器（8）、第四换热器（10）、第五换热器（12）、第六换热器（14）和第七换热器（16）的出口端汇集于外部冷却水出口，进口端分别通过第九电磁阀（3）、第一电磁阀（1）、第二电磁阀（5）、第三电磁阀（7）、第四电磁阀（9）、第五电磁阀（11）、第六电磁阀（13）和第七电磁阀（15）汇集于外部冷却水进口；第三换热器（8）热侧进出口连接氧化气尾排管路，第六换热器（14）热侧进出口连接燃料气尾排管路；
所述的燃料电池冷却水支路包括并联在第一换热器（2）两端的燃料电池（24）和第一膨胀水箱（25），第一换热器（2）的出口端连接第十一电磁阀（23）、燃料电池（24）、第一膨胀水箱（25）之后通过第一水泵（20）连接第一换热器（2）的进口端；
所述的增湿水支路包括阳极增湿水支路和阴极增湿水支路；阳极增湿水支路包括并联在第二换热器（6）两端的第一增湿器（34），第二换热器（6）的出口端连接第一增湿器（34）之后通过第二水泵（33）连接在第二换热器（6）的进口端；阴极增湿水支路包括并联在第七换热器（16）两端的第二增湿器（40），第七换热器（16）的出口端依次连接第二增湿器（40）之后通过第七水泵（39）连接在第七换热器（16）的进口端；第一增湿器（34）和第二增湿器（40）用于提高增湿水温，第二换热器（6）和第七换热器（16）用于降低增湿水温；
所述的反应气保温支路包括阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路；阳极反应气保温支路包括并联在第四换热器（10）两端的第一加热器（46）、第二加热器（47）和第二膨胀水箱（48），第四换热器（10）的出口端依次连接第一加热器（46）、第二加热器（47）、第二膨胀水箱（48）之后通过第四水泵（45）连接在第四换热器（10）的进口端；阴极反应气保温支路包括并联在第五换热器（12）两端的第三加热器（54）、第四加热器（55）和第三膨胀水箱（56），第五换热器（12）的出口端依次连接第三加热器（54）、第四加热器（55）和第三膨胀水箱（56）之后通过第五水泵（53）连接在第五换热器（12）的进口端；第一加热器（46）用于加热未增湿燃料气，第二加热器（47）用于加热增湿后燃料气，第三加热器（54）用于加热未增湿氧化气，第四加热器（55）用于加热增湿后氧化气。
2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述的第一膨胀水箱（25）、第二膨胀水箱（48）、第三膨胀水箱（56）和第一增湿器（34）、第二增湿器（40）上均设置有电加热器。
3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述的第一换热器（2）上还并联有温控阀（21），温控阀（21）出口端连接换热器（2）热侧进口端，温控阀（21）旁路端连接换热器（2）热侧出口端，以控制燃料电池进口水温。
4.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述的外部冷却水进口端与外部冷却水出口端之间连接有第八电磁阀（17）。
5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述第一换热器（2）的入口与第一膨胀水箱（25）的入口之间还连接有第十电磁阀（22）。
6.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述燃料电池冷却水支路中的第十一电磁阀（23）进口端通过连接管与第一换热器（2）出口端相连，出口端通过连接管与燃料电池（24）进口端相连，燃料电池（24）进口端连接管上设置有压力传感器（26）、温度传感器（27）、电导率传感器（28）、流量计（29）；所述的第一膨胀水箱（25）上还设置有压力传感器（30）、温度传感器（31）和液位计（32）。
7.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述增湿水支路中的第一增湿器（34）上还设置有压力传感器（36）、温度传感器（37）和液位计（38），第二换热器（6）出口端连接管上设置有温度传感器（35）。
8.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述增湿水支路中的第二增湿器（40）上还设置有压力传感器（42）、温度传感器（43）和液位计（44），第七换热器（16）进口端连接管上设置有温度传感器（41）。
9.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述反应气保温支路中的第二膨胀水箱（48）上还设置有压力传感器（50）、温度传感器（51）和液位计（52），第四换热器（10）出口端连接管上设置有温度传感器（49）。
10.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水***，其特征在于，所述反应气保温支路中的第三膨胀水箱（56）上还设置有压力传感器（58）、温度传感器（59）和液位计（60），第五换热器（12）出口端连接管上设置有温度传感器（57）。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4801261B2 (ja) * 2001-01-23 2011-10-26 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP2005347120A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Osaka Gas Co Ltd 燃料電池発電システム
US7479335B2 (en) * 2006-06-29 2009-01-20 Plug Power Inc. Anode humidification
WO2011064951A1 (ja) * 2009-11-24 2011-06-03 パナソニック株式会社 直接酸化型燃料電池システム
CN201689163U (zh) * 2010-04-15 2010-12-29 昆山弗尔赛能源有限公司 一种质子交换膜燃料电池测试平台
CN104943326A (zh) * 2015-05-28 2015-09-30 苏州捷迪纳米科技有限公司 一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法
CN107968237B (zh) * 2017-12-23 2019-06-07 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种用于燃料电池模块的循环冷却水装置
CN108172319B (zh) * 2017-12-27 2020-02-04 绍兴兆丽新材料科技有限公司 一种高强度高导电碳纳米材料薄膜的制备方法
CN208062173U (zh) * 2018-02-08 2018-11-06 上海中弗新能源科技有限公司 一种sofc发电***尾气冷却及冷凝水回收装置
CN109585880A (zh) * 2018-10-10 2019-04-05 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） 一种燃料电池测试台供气供水***
CN110171815A (zh) * 2019-06-19 2019-08-27 昆明物理研究所 一种低成本高纯碳纳米管薄膜的制备方法
CN112234230B (zh) * 2020-07-20 2023-06-27 武汉长海高新技术有限公司 一种燃料电池测试气体温湿度控制***和方法
CN112068001A (zh) * 2020-09-11 2020-12-11 武汉长海电力推进和化学电源有限公司 一种质子交换膜燃料电池测试台进气和尾排***
CN213546373U (zh) * 2020-10-30 2021-06-25 上海华依科技集团股份有限公司 一种测试燃料电池的去离子水控制***

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