CN114068997B - 一种高效节能型燃料电池电堆测试*** - Google Patents

一种高效节能型燃料电池电堆测试*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效节能型燃料电池电堆测试***，包括设置在支撑框架上的循环水路单元、水路温度流量压力控制单元、水路温度节能单元、待测燃料电池电堆、氢气预处理及流量控制单元、氢气加湿单元、氢气控温单元、氢气尾排控温控压水气分离单元、空气控温单元、膜增湿器节能单元、空气加湿单元、空气预处理及流量控制单元、空气尾排控温控压水气分离单元以及电控单元。与现有技术相比，本发明能够精确控制进入燃料电池电堆气体和循环水的流量、温度、湿度、压力，湿度控制可达到室温至90℃内0‑100％RH，同时能大大减少气体加湿升温所需能量和气体、循环水废热回收所需能量。

Description

一种高效节能型燃料电池电堆测试***
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种高效节能型燃料电池电堆测试***。
背景技术
燃料电池发动机作为一种新型的绿色动力源，因其所具有的高效率和低排放等优良特性，正逐渐成为车载发动机的研发重点之一。燃料电池发动机是基于负载的输出，对于整车而言具有良好的控制性；同时，燃料电池发动机的能量输出为电能，简化了传统汽车的传动和调速结构。尽管燃料电池发动机与内燃机相比具有众多优点，但是燃料电池发动机要取代内燃机成为汽车发动机的主流，还有许多问题需要解决。
对于燃料电池来说，由一组电极和电解质板构成的燃料电池单池输出电压较低，电流密度较小，为获得高的电压和功率，通常将多个单电池串联，构成电堆堆栈。相邻单电池间用双极板隔开，双极板用来串联前后单电池和提供单电池的气体流路。这种堆栈结构就是燃料电池***的核心，也是燃料电池的关键技术。燃料电池电堆由多个燃料电池单体以串联方式层叠组合构成。双极板与膜电极MEA交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。燃料电池电堆是发生电化学反应场所，为燃料电池***(或燃料电池发动机)核心部分。电堆工作时，氢气和氧气分别经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。
为保证燃料电池电堆的工作可靠性，必须对燃料电池电堆进行相关测试，电堆测试往往需要进行满功率测试，比如针对，150kW大功率燃料电池电堆测试，其满功率测试时电堆产生的伴热约为150-170kW，这就导致测试过程中产生的大量热量被浪费，此外，测试时空气***流量为10000SLPM左右，整体加湿所需能量和尾排降温所需能量较大，一方面需要耗费大量能量进行测试，另一方面在测试时也难以保燃料电池空气增湿的控制精度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效节能型燃料电池电堆测试***，以能够充分利用测试过程中产生的热量，实现节能效果，同时实现高精度控制燃料电池空气增湿。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高效节能型燃料电池电堆测试***，包括支撑框架，所述支撑框架上设置有循环水路单元，所述循环水路单元分别连接有水路温度流量压力控制单元和水路温度节能单元，所述水路温度流量压力控制单元和水路温度节能单元均连接至待测燃料电池电堆，所述水路温度节能单元通入有去离子水；
所述待测燃料电池电堆还分别与氢气控温单元、氢气尾排控温控压水气分离单元、空气控温单元和膜增湿器节能单元相连接，所述氢气控温单元分别与氢气加湿单元、氢气预处理及流量控制单元连接，所述氢气预处理及流量控制单元还连接至氢气加湿单元，所述氢气预处理及流量控制单元通入有氢气；
所述空气控温单元分别与空气加湿单元、空气预处理及流量控制单元连接，所述空气预处理及流量控制单元、空气加湿单元分别与膜增湿器节能单元连接，所述膜增湿器节能单元连接至空气尾排控温控压水气分离单元，所述空气预处理及流量控制单元通入有空气；
所述水路温度节能单元分别与氢气加湿单元、空气加湿单元相连接；
所述支撑框架上还设置有电控单元，所述电控单元分别与循环水路单元、水路温度流量压力控制单元、水路温度节能单元、氢气控温单元、氢气尾排控温控压水气分离单元、空气控温单元、膜增湿器节能单元、氢气加湿单元、氢气预处理及流量控制单元、空气加湿单元、空气预处理及流量控制单元、空气尾排控温控压水气分离单元相连接。
进一步地，所述循环水路单元包括水箱以及与水箱连接的第一去离子水输送管路，所述第一去离子水输送管路上设置有减压阀、电磁阀、过滤器、温度传感器和压力传感器；所述循环水路单元为整个电堆测试***循环水路提供去离子水供给，实验室去离子水管路通过调压阀、过滤器、单向阀后，由电磁阀控制对整个水箱和循环水路进行去离子水补给；
所述水路温度流量压力控制单元包括水泵、比例阀、流量计、电动调节阀、板式换热器、功率调节器、第二去离子水输送管路和设置在第二去离子水输送管路上的加热器、温度传感器和压力传感器；流量计对当前流量进行监控后，对比设定流量和实际流量调节水泵和比例阀，通过温度传感器进行温度监测后，控制板式换热器和加热器控制循环水路温度精确达到设定温度，电动调节阀用于调节控制水路压力；
所述水路温度节能单元包括板式换热器、电磁阀和加湿罐补水管路；电堆在运行时循环水路温度远高于室温去离子水，这部分电堆运行伴热又需要被板式换热器制冷以满足测试所需，同时电堆阳极(氢气)和阴极(空气)加湿罐补水后升至所需露点温度又需要大量热量，所以补水至加湿罐前，通过板式换热器进行升温可大大节省测试台所需制冷量和加湿罐循环水升温所需热量。
进一步地，所述氢气预处理及流量控制单元包括第一氢气输送管路和设置在第一氢气输送管路上的减压阀、过滤器、电磁阀质量流量控制器以及用于分配干湿流量的三通阀。氢气经过减压阀、过滤器进行调节压力和过滤杂质后，通过质量流量控制器进行流量控制。
进一步地，所述氢气加湿单元包括第一加湿罐、第一加湿罐循环水管路和设置在第一加湿罐循环水管路上的变频水泵、水泵出口压力传感器、加热器、板式换热器、换热器热侧出口温度传感器以及板式换热器冷侧出口比例阀。变频水泵用于控制回路流量和压力，加热器、板式换热器式换热器热侧出口温度传感器和板式换热器冷侧出口比例阀用于控制回路温度，氢气进入加湿罐后进行喷淋加湿，达到所设定露点温度。
进一步地，所述氢气控温单元包括第二氢气输送管路和设置在第二氢气输送管路上的气体加热器、加热器出口温度传感器、板式换热器、板式换热器热侧出口温度传感器、板式换热器冷侧出口比例阀以及加热带。通过加热器和板式换热器及相关温度传感器，对氢气进电堆温度进行精确控制。
进一步地，所述氢气尾排控温控压水气分离单元包括第三氢气输送管路以及设置在第三氢气输送管路上的比例阀、比例阀前后端压力传感器、板式换热器、板式换热器冷侧的球阀和温度传感器、板式换热器热侧出口的温度传感器、用于水气分离的水气分离罐和排水电磁阀。比例阀用于控制整条氢气管路背压，以控制进电堆氢气压力。板式换热器用于对尾排高温氢气进行降温。水气分离罐和排水电磁阀用以收集经过降温之后冷凝析出的液态水。
进一步地，所述空气预处理及流量控制单元包括第一空气输送管路和设置在第一空气输送管路上的减压阀、过滤器、电磁阀质量流量控制器以及用于分配干湿流量的三通阀。空气经过减压阀、过滤器进行调节压力和过滤杂质后，通过质量流量控制器进行流量控制。
进一步地，所述空气加湿单元包括第二加湿罐、第二加湿罐循环水管路和设置在第二加湿罐循环水管路上的变频水泵、水泵出口压力传感器、加热器、板式换热器式换热器热侧出口温度传感器以及板式换热器冷侧出口比例阀。变频水泵用于控制回路流量和压力，加热器、板式换热器式换热器热侧出口温度传感器和板式换热器冷侧出口比例阀用于控制回路温度，空气进入加湿罐后进行喷淋加湿，达到所设定露点温度。
进一步地，所述空气控温单元包括第二空气输送管路和设置在第二空气输送管路上的气体加热器、加热器出口温度传感器、板式换热器、板式换热器热侧出口温度传感器、板式换热器冷侧出口比例阀以及加热带。通过加热器和板式换热器及相关温度传感器，对空气进电堆温度进行精确控制。
进一步地，所述膜增湿器节能单元包括第三空气输送管路和设置在第三空气输送管路上的膜增湿器、干侧进口温度传感器、干侧进口压力传感器、干侧出口温度传感器、干侧出口压力传感器、湿侧进口温度传感器、湿侧进口压力传感器、湿侧出口温度传感器、湿侧出口压力传感器。所述膜增湿器节能单元通过尾排高温高湿气体对需要被加湿的气体进行预加湿，进行一部分能量转移之后，以减少加湿罐内的加湿的能量消耗，同时减少尾排高温高湿气体降温冷凝的能量消耗。
进一步地，所述空气尾排控温控压水气分离单元包括第四空气输送管路以及设置在第四空气输送管路上的比例阀和比例阀前后端压力传感器、板式换热器、板式换热器冷侧的球阀和温度传感器、板式换热器热侧出口的温度传感器、用于水气分离的水气分离罐和排水电磁阀。比例阀用于控制整条空气管路背压，以控制进电堆空气压力。板式换热器用于对尾排高温空气进行降温。水气分离罐和排水电磁阀用以收集经过降温之后冷凝析出的液态水。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明通过设置电控单元，并将电控单元分别与循环水路单元、水路温度流量压力控制单元、水路温度节能单元、空气控温单元、膜增湿器节能单元、空气加湿单元、空气预处理及流量控制单元、空气尾排控温控压水气分离单元相连接，结合各单元模块实时反馈的数据信息，从而能够精确控制燃料电池电堆空气供给所需的流量、压力、温度、湿度等参数，且精度高响应快。
二、本发明通过设置水路温度节能单元、膜增湿器节能单元、氢气加湿单元以及空气加湿单元，针对大功率下燃料电池电堆测试时电堆产生的伴热，能够进行充分利用，还能针对大流量下所需高温高湿气体的增湿能耗较大问题进行优化，从而有效节省了能源消耗。
三、本发明通过设置氢气尾排控温控压水气分离单元和空气尾排控温控压水气分离单元，能够收集经过降温之后冷凝析出的液态水，由此解决了大流量下尾排高温高湿气体降温冷凝所需冷却水量较大的问题，进一步节省了能源消耗，同时大大减少了设备和实验室对冷却水的需求。
附图说明
图1为本发明的***结构示意图；
图中标记说明：1、循环水路单元，2、水路温度流量压力控制单元，3、水路温度节能单元，4、氢气预处理及流量控制单元，5、氢气加湿单元，6、氢气控温单元，7、氢气尾排控温控压水气分离单元，8、空气预处理及流量控制单元，9、空气加湿单元，10、空气控温单元，11、膜增湿器节能单元，12、空气尾排控温控压水气分离单元，13、待测燃料电池电堆，14、电控单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种高效节能型燃料电池电堆测试***，包括支撑框架，支撑框架上设置有循环水路单元1、水路温度流量压力控制单元2、水路温度节能单元3、氢气预处理及流量控制单元4、氢气加湿单元5、氢气控温单元6、氢气尾排控温控压水气分离单元7、空气预处理及流量控制单元8、空气加湿单元9、空气控温单元10、膜增湿器节能单元11、空气尾排控温控压水气分离单元12、待测燃料电池电堆13以及电控单元14。
其中，循环水路单元1包括循环水路水箱和设置在去离子水输送管上的减压阀、电磁阀、过滤器及相关温度压力传感器。循环水路单元1为整个电堆测试***循环水路提供去离子水供给，实验室去离子水管路通过调压阀、过滤器、单向阀后，由电磁阀控制对整个水箱和循环水路进行去离子水补给。
水路温度流量压力控制单元2包括水泵、比例阀、流量计、电动调节阀、板式换热器、功率调节器、去离子水输送管和设置在去离子水输送管上的加热器和各温度压力传感器，流量计对当前流量进行监控后，对比设定流量和实际流量调节水泵和比例阀，通过温度传感器进行温度监测后，控制板式换热器和加热器控制循环水路温度精确达到设定温度，电动调节阀用于调节控制水路压力。
水路温度节能单元3包括板式换热器、电磁阀和加湿罐补水管路。电堆在运行时循环水路温度远高于室温去离子水，这部分电堆运行伴热又需要被板式换热器制冷以满足测试所需，同时电堆阳极(氢气)和阴极(空气)加湿罐补水后升至所需露点温度又需要大量热量，所以补水至加湿罐前，通过板式换热器进行升温可大大节省测试台所需制冷量和加湿罐循环水升温所需热量。
氢气预处理及流量控制单元4包括氢气输送管和设置在氢气输送管上的减压阀、过滤器、电磁阀质量流量控制器和用于分配干湿流量的三通阀。氢气经过减压阀、过滤器进行调节压力和过滤杂质后，通过质量流量控制器进行流量控制。
氢气加湿单元5包括加湿罐、加湿罐循环水管路和设置在循环水管路上的变频水泵、水泵出口压力传感器、加热器、板式换热器式换热器热侧出口温度传感器和板式换热器冷侧出口比例阀。变频水泵用于控制回路流量和压力，加热器、板式换热器式换热器热侧出口温度传感器和板式换热器冷侧出口比例阀用于控制回路温度，氢气进入加湿罐后进行喷淋加湿，达到所设定露点温度。
氢气控温单元6包括氢气输送管和设置在氢气输送管上的气体加热器、加热器出口温度传感器、板式换热器、板式换热器热侧出口温度传感器、板式换热器冷侧出口比例阀和加热带。通过加热器和板式换热器及相关温度传感器，对氢气进电堆温度进行精确控制。
氢气尾排控温控压水气分离单元7包括氢气输送管上的比例阀和比例阀前后端压力传感器、板式换热器、板式换热器冷侧的球阀和温度传感器、板式换热器热侧出口的温度传感器、用于水气分离的水气分离罐和排水电磁阀。比例阀用于控制整条氢气管路背压，以控制进电堆氢气压力。板式换热器用于对尾排高温氢气进行降温。水气分离罐和排水电磁阀用以收集经过降温之后冷凝析出的液态水。
空气预处理及流量控制单元8包括空气输送管和设置在空气输送管上的减压阀、过滤器、电磁阀质量流量控制器和用于分配干湿流量的三通阀。空气经过减压阀、过滤器进行调节压力和过滤杂质后，通过质量流量控制器进行流量控制。
空气加湿单元9包括加湿罐、加湿罐循环水管路和设置在循环水管路上的变频水泵、水泵出口压力传感器、加热器、板式换热器式换热器热侧出口温度传感器和板式换热器冷侧出口比例阀。变频水泵用于控制回路流量和压力，加热器、板式换热器式换热器热侧出口温度传感器和板式换热器冷侧出口比例阀用于控制回路温度，空气进入加湿罐后进行喷淋加湿，达到所设定露点温度。
空气控温单元10包括空气输送管和设置在空气输送管上的气体加热器、加热器出口温度传感器、板式换热器、板式换热器热侧出口温度传感器、板式换热器冷侧出口比例阀和加热带。通过加热器和板式换热器及相关温度传感器，对空气进电堆温度进行精确控制。
膜增湿器节能单元11包括空气输送管和设置在空气输送管上的膜增湿器、干侧进口温度传感器、干侧进口压力传感器、干侧出口温度传感器、干侧出口压力传感器、湿侧进口温度传感器、湿侧进口压力传感器、湿侧出口温度传感器、湿侧出口压力传感器。膜增湿器节能单元11可以通过尾排高温高湿气体对需要被加湿的气体进行预加湿，进行一部分能量转移之后，可以减少加湿罐内的加湿的能量消耗，同时减少尾排高温高湿气体降温冷凝的能量消耗。
空气尾排控温控压水气分离单元12包括空气输送管上的比例阀和比例阀前后端压力传感器、板式换热器、板式换热器冷侧的球阀和温度传感器、板式换热器热侧出口的温度传感器、用于水气分离的水气分离罐和排水电磁阀。比例阀用于控制整条空气管路背压，以控制进电堆空气压力。板式换热器用于对尾排高温空气进行降温。水气分离罐和排水电磁阀用以收集经过降温之后冷凝析出的液态水。
电控单元14包括控制器、固态继电器以及接触器等电气元器件。
此外，在实际应用中，加湿罐均可设有液位传感器、补水电磁阀和排水电磁阀，在长时间持续工作后，气体带走大量水，可以通过液位计检测对加湿罐进行补水，通过加湿罐的气体均为100％RH湿度。
还可设置加湿路温控单元，由板式换热器、加热器以及相关传感器组成，升温或者维持稳定时通过PID算法控制加热器加热功率，通过板式换热器以及比例阀控制温度补偿，实现精确的水温控制。通过加湿路温控***可同时实现精确的露点温度控制，从而实现精确的湿度控制。
还可设置进堆前升温单元，包括加热器和加热带，通过PID算法可以对已经加湿的气体进行升温控制，通过升温实现气体湿度的精确可控，实现气体入口温度的精确控制。
还可设置尾排降温单元，包括板式换热器和相连的球阀，已经通过膜增湿器进行部分降温的尾排气体，在换热器内进行降温，使温度降至接近室温，这样尾气排放至实验室内管路时，不会出现大量的冷凝水。
还可设置尾排水汽分离***，包括水汽分离罐、电磁阀、球阀和液位传感器，水不停累积的同时，可通过高液位传感器进行检测，进行自动排水。
需注意的是，各管路中均需设有相应的过滤器、单向阀、调压阀、流量传感器、压力传感器、温度传感器、离子浓度传感器等常规管道配件。
本技术方案的工作过程具体为：由循环水路单元1对测试***循环水路进行补水，测试进行时通过水路温度流量压力控制单元2对整个循环水路的温度流量压力进行控制，电堆运行时产生的热量在水路温度节能单元3中进行部分消耗，氢气预处理及流量控制单元4为测试***和电堆提供氢气供给，通过氢气加湿单元5对进堆氢气进行加湿，通过氢气控温单元6对进堆氢气进行控温，通过氢气尾排控温控压水气分离单元7对进堆氢气进行压力控制，同时对尾排高温高湿气体进行冷凝及水气分离，通过空气预处理及流量控制单元8为测试***和电堆提供空气供给，通过空气加湿单元9对进堆空气进行加湿，通过空气控温单元10对进堆空气进行控温，在膜增湿器节能单元11通过尾排高温高湿气体进行第一步增湿，节省空气加湿单元9所需电能，同时节省空气尾排控温控压水气分离单元12中所需制冷量，电控单元14用于为装置的运行提供电能，并对上述各功能单元进行总控。
为验证本技术方案的有效性，本实施例对150kW大功率燃料电池电堆进行测试，从以下两方面验证本技术方案的节能性：
一、空气预处理及流量控制单元后端空气温度为室温(20℃)，150kW大功率燃料电池电堆测试，空气***流量为10000SLPM左右、背压100kPa。
空气加湿单元中，将***考虑为绝热***，输入热量为干空气Qair,in，补水Ql,in，电加热功率Wheat，考虑效率，输出热量为Qout，饱和湿空气，根据热平衡公式计算考核工况：
Qin＝Qout
Qin＝Qg,in+Ql,in+ηWheat
Qout＝Qg,out+Ql,out
Wheat为换热量(kW)；η为加热器效率；ωg为气体质量流量(kg/s)；ωl为气体加湿所带走的液态水质量流量(kg/s)；cP为气体定压比热(kJ/kg·℃)；ΔTg为气体温升(℃)；hv为露点温度下水蒸气焓值(kJ/kg)；hl为常温下液态水焓值(kJ/kg)。
H为湿含量(kg/kg)；mv和mg分别表示水蒸气流量和干气体流量(kg)；Mv和Mg分别表示水和气体的摩尔质量(kg/mol)；nv和ng分别表示水蒸气和干气体的摩尔量(mol)；Pv和P分别表示水蒸气分压和总压力(Pa)；
在这里引入湿含量的概念，湿含量为空气中水蒸气质量与绝干空气的质量之比，即：
wv＝wgH
wv表示水蒸气流量(kg/s)；wg表示混合气体中干气体的质量流量(kg/s)。
由此可计算得出，20℃、10000SLPM空气增湿增温至90℃、100％RH湿气体，在入堆压力100kPa时，若没有膜增湿器节能单元，则所需加湿路控温***提供的热量为218kW。
若设置膜增湿器节能单元，通过选型膜加湿器，湿侧90℃的10000SLPM湿空气，可使干侧20℃、10000SLPM干气体升至65℃、60％RH湿度。
同时可计算得出，40℃、10000SLPM、60％RH空气增湿增温至90℃、100％RH湿气体，在入堆压力100kPa时，所需加湿路控温***提供的热量仅为177.8kW。
可得出，通过膜增湿器节能单元，空气加湿节能40.2kW，同理在尾排部分尾排降温***同样节能40.2kW。
二、水路温度节能单元前端去离子水为室温，假定20℃、150kW大功率燃料电池电堆测试，峰值水路出口温度为95℃。
150kW大功率燃料电池电堆测试，氢气***流量为3000SLPM左右，空气***流量为10000SLPM左右，露点温度均为90℃，背压均为100kPa时，氢气加湿单元每分钟带走水量(用于气体增湿)为1.29，氢气加湿单元每分钟带走水量为(用于气体增湿)4.29LPM。
考虑此时加湿补水在管路中流速、经过板换时间、总流量等，板式换热器在此工况点下可使20℃去离子水升温至80℃，
通过比热容公式可得出，20℃去离子水升温至80℃每小时所消耗热量为23kW。
可得出，通过水路温度节能单元，空气和氢气加湿节能23kW，同理，在水路温度流量压力控制单元同样节省制冷量23kW。
综上可知，本技术方案能够精确控制燃料电池电堆空气供给所需的流量、压力、温度、湿度等参数，且精度高响应快；
本技术方案针对大功率下燃料电池电堆测试时电堆产生的伴热进行了较好的利用，节省了能源消耗；
本技术方案针对大流量下所需高温高湿气体的增湿能耗较大问题进行了优化，节省了能源消耗；
本技术方案针对大流量下尾排高温高湿气体降温冷凝所需冷却水量较大问题进行了优化，节省了能源消耗，同时大大减少了对设备和实验室对冷却水的需求。

Claims (6)

1.一种高效节能型燃料电池电堆测试***，其特征在于，包括支撑框架，所述支撑框架上设置有循环水路单元(1)，所述循环水路单元(1)分别连接有水路温度流量压力控制单元(2)和水路温度节能单元(3)，所述水路温度流量压力控制单元(2)和水路温度节能单元(3)均连接至待测燃料电池电堆(13)，所述水路温度节能单元(3)通入有去离子水；
所述待测燃料电池电堆(13)还分别与氢气控温单元(6)、氢气尾排控温控压水气分离单元(7)、空气控温单元(10)和膜增湿器节能单元(11)相连接，所述氢气控温单元(6)分别与氢气加湿单元(5)、氢气预处理及流量控制单元(4)连接，所述氢气预处理及流量控制单元(4)还连接至氢气加湿单元(5)，所述氢气预处理及流量控制单元(4)通入有氢气；
所述空气控温单元(10)分别与空气加湿单元(9)、空气预处理及流量控制单元(8)连接，所述空气预处理及流量控制单元(8)、空气加湿单元(9)分别与膜增湿器节能单元(11)连接，所述膜增湿器节能单元(11)连接至空气尾排控温控压水气分离单元(12)，所述空气预处理及流量控制单元(8)通入有空气；
所述水路温度节能单元(3)分别与氢气加湿单元(5)、空气加湿单元(9)相连接；
所述支撑框架上还设置有电控单元(14)，所述电控单元(14)分别与循环水路单元(1)、水路温度流量压力控制单元(2)、水路温度节能单元(3)、氢气控温单元(6)、氢气尾排控温控压水气分离单元(7)、空气控温单元(10)、膜增湿器节能单元(11)、氢气加湿单元(5)、氢气预处理及流量控制单元(4)、空气加湿单元(9)、空气预处理及流量控制单元(8)、空气尾排控温控压水气分离单元(12)相连接；
所述循环水路单元(1)包括水箱以及与水箱连接的第一去离子水输送管路，所述第一去离子水输送管路上设置有减压阀、电磁阀、过滤器、温度传感器和压力传感器；
所述水路温度流量压力控制单元(2)包括水泵、比例阀、流量计、电动调节阀、板式换热器、功率调节器、第二去离子水输送管路和设置在第二去离子水输送管路上的加热器、温度传感器和压力传感器；
所述水路温度节能单元(3)包括板式换热器、电磁阀和加湿罐补水管路；
所述氢气尾排控温控压水气分离单元(7)包括第三氢气输送管路以及设置在第三氢气输送管路上的比例阀、比例阀前后端压力传感器、板式换热器、板式换热器冷侧的球阀和温度传感器、板式换热器热侧出口的温度传感器、用于水气分离的水气分离罐和排水电磁阀；
所述膜增湿器节能单元(11)包括第三空气输送管路和设置在第三空气输送管路上的膜增湿器、干侧进口温度传感器、干侧进口压力传感器、干侧出口温度传感器、干侧出口压力传感器、湿侧进口温度传感器、湿侧进口压力传感器、湿侧出口温度传感器、湿侧出口压力传感器；
所述空气尾排控温控压水气分离单元(12)包括第四空气输送管路以及设置在第四空气输送管路上的比例阀和比例阀前后端压力传感器、板式换热器、板式换热器冷侧的球阀和温度传感器、板式换热器热侧出口的温度传感器、用于水气分离的水气分离罐和排水电磁阀。
2.根据权利要求1所述的一种高效节能型燃料电池电堆测试***，其特征在于，所述氢气预处理及流量控制单元(4)包括第一氢气输送管路和设置在第一氢气输送管路上的减压阀、过滤器、电磁阀质量流量控制器以及用于分配干湿流量的三通阀；
所述氢气加湿单元(5)包括第一加湿罐、第一加湿罐循环水管路和设置在第一加湿罐循环水管路上的变频水泵、水泵出口压力传感器、加热器、板式换热器、换热器热侧出口温度传感器以及板式换热器冷侧出口比例阀。
3.根据权利要求1所述的一种高效节能型燃料电池电堆测试***，其特征在于，所述氢气控温单元(6)包括第二氢气输送管路和设置在第二氢气输送管路上的气体加热器、加热器出口温度传感器、板式换热器、板式换热器热侧出口温度传感器、板式换热器冷侧出口比例阀以及加热带。
4.根据权利要求1所述的一种高效节能型燃料电池电堆测试***，其特征在于，所述空气预处理及流量控制单元(8)包括第一空气输送管路和设置在第一空气输送管路上的减压阀、过滤器、电磁阀质量流量控制器以及用于分配干湿流量的三通阀。
5.根据权利要求1所述的一种高效节能型燃料电池电堆测试***，其特征在于，所述空气加湿单元(9)包括第二加湿罐、第二加湿罐循环水管路和设置在第二加湿罐循环水管路上的变频水泵、水泵出口压力传感器、加热器、板式换热器式换热器热侧出口温度传感器以及板式换热器冷侧出口比例阀。
6.根据权利要求1所述的一种高效节能型燃料电池电堆测试***，其特征在于，所述空气控温单元(10)包括第二空气输送管路和设置在第二空气输送管路上的气体加热器、加热器出口温度传感器、板式换热器、板式换热器热侧出口温度传感器、板式换热器冷侧出口比例阀以及加热带。
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