CN114784330A - 燃料电池***用活化装置及燃料电池***的出厂测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池***用活化装置及燃料电池***的出厂测试方法，其中，燃料电池***包括电堆模块，活化装置包括气源、加湿器和管路；气源能够通过管路与电堆模块的空气入口连通，管路还设有流量调节器，加湿器能够加湿管路内的空气。活化装置能够有效提高电堆模块的活化效率，并提高燃料电池***的出厂测试效率，降低生产成本。

Description

燃料电池***用活化装置及燃料电池***的出厂测试方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池***用活化装置及燃料电池***的出厂测试方法。

背景技术

燃料电池***是由电堆模块和其它零部件组装而成，由于在初次运行时，电堆模块在电化学反应中的活性低，因此要对电堆模块进行活化处理，以最大程度地保证电堆模块的正常初始性能。

燃料电池***在出厂前需要对其进行功能测试、电堆活化以及性能测试，由于电堆模块的活化工艺所采用的活化功率，通常是高于电堆模块的额定功率的，相应的，电堆模块在活化时需要消耗的氧化剂的量要比额定功率下消耗的多，并且，氧化剂的湿度要求也比较大，因此，现有技术中，是将电堆模块在测试台进行活化后，将电堆模块与其它零部件组装成燃料电池***，然后再对燃料电池***进行功能测试和性能测试。

在对电堆模块进行活化时，具体包括如下工艺：将电堆模块安装至测试台，然后进行安全检查、电堆模块活化、电堆模块性能测试、放电吹扫以及电堆模块拆卸，一般该活化过程至少需要4个小时以上的时间，严重影响燃料电池***生产的节拍，并且测试台成本较高。

因此，对于燃料电池***在出厂前的测试，如何提高生产效率并降低成本，是本领域技术人员所需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池***用活化装置及燃料电池***的出厂测试方法，能够有效提高电堆模块的活化效率，并提高燃料电池***的出厂测试效率，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种燃料电池***用活化装置，所述燃料电池***包括电堆模块，所述活化装置包括气源、加湿器和管路；所述气源能够通过所述管路与所述电堆模块的空气入口连通，所述管路还设有流量调节器，所述加湿器能够加湿所述管路内的空气。

可将电堆模块组装于燃料电池***内，然后通过该活化装置对位于燃料电池***内的电堆模块进行活化操作，由于电堆模块是组装于燃料电池***内进行活化的，无需另设测试台，从而能够有效降低成本，并且，还能够省去电堆模块在测试台进行活化时的安装、检查、拆卸等操作，有效减少活化所需时间，提高活化效率，进而提高燃料电池***的出厂测试效率。

可选地，还包括加热器，所述加热器能够加热所述管路内空气。

可选地，所述加热器包括第一加热器和第二加热器，所述第一加热器设于所述加湿器的上游侧，所述第二加热器设于所述加湿器的下游侧，所述第一加热器能够加热所述管路内的空气至第一温度，所述第二加热器能够加热所述管路内的空气至第二温度，所述第二温度高于所述第一温度。

可选地，所述管路朝向所述空气入口的一侧端还设有压力传感器、温度传感器以及湿度传感器。

可选地，所述气源为压缩气源，所述流量调节器设于所述管路朝向所述压缩气源的一侧。

可选地，所述流量调节部与所述压缩气源之间还设有调压阀。

本发明还提供了一种燃料电池***的出厂测试方法，该出厂测试方法包括如下步骤：

S1：组装燃料电池***，所述燃料电池***包括电堆模块；

S2：对燃料电池***进行功能验证；

S3：将活化装置连接至所述燃料电池***，使所述活化装置的管路出口端与所述电堆模块的空气入口连通；

S4：调节所述活化装置向所述空气入口通入的空气参数，使得所述空气入口处的空气参数满足预设阈值；

S5：对燃料电池***的性能进行验证。

可将电堆模块组装于燃料电池***内，然后通过该活化装置对位于燃料电池***内的电堆模块进行活化操作，由于电堆模块是组装于燃料电池***内进行活化的，无需另设测试台，从而能够有效降低成本，并且，还能够省去电堆模块在测试台进行活化时的安装、检查、拆卸等操作，有效减少活化所需时间，提高活化效率，进而提高燃料电池***的出厂测试效率。

可选地，步骤S3中，同时还开启所述燃料电池***的空压机。

可选地，所述空气参数包括空气流量、空气湿度和空气温度；步骤S4中，调节所述活化装置向所述空气入口通入的空气参数，具体包括：通过流量调节器调节所述空气流量，通过加湿器调节所述空气湿度，通过加热器调节所述空气温度。

附图说明

图1是活化装置组装于燃料电池***内的结构示意图；

图2是不同活化工艺的活化时间曲线图；

图3是本发明实施例所提供的燃料电池***的出厂测试方法的流程框图；

图4是燃料电池***的出厂测试方法的详细流程框图。

附图1-4中，附图标记说明如下：

100-活化装置；200-空气***，210-空气过滤器，220-空压机，230-背压阀；300-电堆模块，310-空气入口，320-空气出口；400-三通结构；

1-气源；2-加湿器；3-管路；41-第一加热器，42-第二加热器；5-流量调节器；6-压力传感器；7-温度传感器；8-湿度传感器；9-调压阀。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例提供了一种燃料电池***用活化装置100及燃料电池***的出厂测试方法。燃料电池***是由电堆模块300和其他零部件组装而成，在初次运行时燃料电池堆在电化学反应中的活性低，因此要对电堆模块300进行活化处理，以最大程度地保证电堆模块300正常的初始性能。燃料电池***在出厂前，需要完成电堆活化、功能测试以及性能测试，以保证燃料电池***的产品质量。

而在对电堆模块300进行活化时，由于需要消耗的氧化剂的量要比额定功率下消耗的多，并且，氧化剂的湿度要求也比较大，燃料电池***内的条件无法满足活化要求，因此，本实施例提供了燃料电池***用活化装置100，具体可将电堆模块300组装于燃料电池***内，然后通过该活化装置100对位于燃料电池***内的电堆模块300进行活化操作，由于电堆模块300是组装于燃料电池***内进行活化的，无需另设测试台，从而能够有效降低成本，并且，还能够省去电堆模块300在测试台进行活化时的安装、检查、拆卸等操作，有效减少活化所需时间，提高活化效率，进而提高燃料电池***的出厂测试效率。

具体的，如图1所示，活化装置100包括气源1、加热器、加湿器2和管路3，其中，气源1能够通过管路3与电堆模块300的空气入口310连通，用于向电堆模块300的空气入口310通入空气，管路3包括入口端和出口端，其中，入口端与气源1连通，出口端与电堆模块300的空气入口310连通，活化装置100向空气入口310通入的空气量可根据具体要求设置，如此，能够满足电堆模块300活化过程中所需要的氧化剂的量，加热器能够对管路3内的空气进行加热，加湿器2能够对管路3内的空气进行加湿，管路3还设有流量调节器5，该流量调节器5能够调节管路3的气量，以根据电堆模块300活化对空气量的需求调节该流量调节器5，使得通入空气入口310的气体流量以及温度、湿度均满足活化需求，如此可保证电堆模块300在组装状态下即可进行活化操作。

并且，管路3朝向空气入口310的一侧还设有压力传感器6、温度传感器7以及湿度传感器8，不难理解，压力传感器6能够检测到管路3内的气体压力，湿度传感器8能够检测到管路3内的气体湿度，根据活化所需气体湿度以及湿度传感器8的检测结果调节加湿器2；温度传感器7能够检测到管路3内的气体温度，根据活化所需气体温度以及温度传感器7的检测结果调节加热器。

也就是说，在通过本实施例所提供的活化装置100对组装于燃料电池***内的电堆模块300进行活化时，需要对空气参数进行调节，具体可通过流量调节器5对空气流量进行调节、通过加湿器2对空气湿度进行调节、通过加热器对空气温度进行调节，从而满足电堆模块300的活化需求，灵活性好。

当然，本实施例中，还可以将压力传感器6、温度传感器7以及湿度传感器8设置在电堆模块300的空气入口310处，根据各传感器的检测结果调节加湿器2、加热器等，以满足活化需求。而将上述各传感器设于管路3时，无需对燃料电池***侧进行较大的改动，仅需将管路3与空气入口310连通即可，结构简单，并可提高该活化装置100的通用性。

如图1所示，燃料电池***的空气***200包括设于电堆模块300空气入口310侧的空气过滤器210和空压机220，空压机220位于空气过滤和空气入口310之间，空气***200还包括设于电堆模块300空气出口320侧的背压阀230，并且，在空气入口310侧还设有压力检测单元(图中未示出)，通过调节背压阀230的开度，使得压力检测单元所检测到的结果满足活化要求。

本实施例还提供了一种燃料电池***的出厂测试方法，如图3所示，该出厂测试方法包括如下步骤：

S1：组装燃料电池***，燃料电池***包括电堆模块300。

先将电堆模块300以及相关组件组装，以形成燃料电池***。

S2：对燃料电池***进行功能验证。

对组装完成后的燃料电池***的各项功能进行验证，如燃料电池***的各个状态是否正常、各零部件是否能够正常工作等，其中包括电堆模块300的功能验证。

S3：将活化装置100连接至燃料电池***，使活化装置100的管路3出口端与电堆模块300的空气入口310连通。

将上述活化装置100连接至燃料电池***，使得气源1能够通过管路3向电堆模块300的空气入口310通入空气，以调节空气流量，满足电堆模块300的活化需求。

S4：调节活化装置100向空气入口310通入的空气参数，使得空气入口310处的空气参数满足预设阈值。

空气参数可包括空气流量、空气温度和空气湿度等，在该步骤S4中，具体可通过流量调节器5调节空气流量，通过加热器调节空气温度，通过加湿器2调节空气湿度，使得进入空气入口310处的空气参数满足预设阈值，该预设阈值是根据电堆模块300的活化需求设置的，当空气入口310处的空气参数满足预设阈值时，即可满足电堆模块300的活化需求。

S5：对燃料电池***的性能进行验证。

最后对燃料电池***的性能，此处包括电堆模块300的性能进行验证，合格后，该燃料电池***的出厂测试即完成。

具体的，本实施例中，对在电堆模块300进行活化的过程中，燃料电池***空气***200以及活化装置100可同时向电堆模块300的空气入口310供气，即步骤S3中，将活化装置100连接至燃料电池***，使管路3的出口端与电堆模块300的空气入口310连通，同时还开启燃料电池***的空压机220(如图4所示)，此时步骤S4中，需要根据活化需求对流量调节器5、加热器、加湿器2以及空压机220的转速等进行调节，使得空气入口310处的空气参数满足预设阈值。

此时，燃料电池***中电堆模块300在活化过程中所需要的空气流量Q包括两部分之和，一部分是通过设定空气***200空压机220的转速，经由空压机220供给到电堆模块300空气入口310的空气流量Q1，另一部分是活化装置100中通过流量调节器5控制的，经过管路3向电堆模块300空气入口310通入的空气流量Q2，Q＝Q1+Q2；燃料电池***中电堆模块300在活化过程中所需要的空气湿度RH包括两部分之和，一部分是空气***200空压机220供给的空气流量Q1，环境空气湿度RH1，另一部分是活化装置100供给的空气流量Q2经过加湿器2加湿的空气湿度RH2，RH是由Q1、Q2、RH1、RH2、以及空气的温度和气体压力经计算而来，具体如何计算，对于本领域技术人员来说，已是熟知的现有技术，为节约篇幅，在此不再赘述。

当然，本实施例中，在对电堆模块300进行活化的过程中，还可以是仅通过活化装置100向电堆模块300的空气入口310供气，并将空压机220关闭，此时，Q＝Q2，RH＝RH2，而在对电堆模块300进行活化的过程中，空气***200和活化装置100同时向电堆模块300的空气入口310供气时，能够降低对活化装置100的供气要求，从而降低该活化装置100的成本。

也就是说，燃料电池***是不包括该活化装置100的，该活化装置100仅用于在对燃料电池***内的电堆模块300进行活化时，临时与燃料电池***连接，而在活化完成后，可将活化装置100拆卸，并重复使用即可。具体的，燃料电池***的空气***200内，在电堆模块300与空压机220之间设置三通结构400，该三通结构400连通于空压机220和电堆模块300的空气入口310之间，并形成用于与管路3的出口端连通的接口。

本实施例中，活化装置100的气源1是压缩气源，该压缩气源能够提供压缩气体，该管路3的进口端与气源1连通，流量调节器5设置在管路3朝向进口端的一端，并且流量调节器5与压缩气源之间还设有调压阀9，该调压阀9能够对流量调节器5上游侧管路3内的压力进行调节。

当然，本实施例中，也可以将活化装置100的气源1设置为环境空气，并将流量调节器5设置为功率较大的空压机(具体是指此处的空压机的功率要大于空气***200内的空压机220的功率)，而将气源1设置为压缩气源1时，能够在满足电堆模块300活化需求的同时，降低对流量调节器5的要求，从而降低成本。

如图1所示，加热器的数量为两个，这两个加热器分别设于加湿器2的两侧，具体的，两个加热器分别是第一加热器41和第二加热器42，其中，第一加热器41设置在加湿器2的上游侧，第二加热器42设置在加湿器2的下游侧，在这里，"上游侧"是指沿管路3朝向空气流向上游的一侧，即沿管路3朝向气源1的一侧，"下游侧"是指沿管路3朝向空气流向下游的一侧，即沿管路3朝向电堆模块300的空气入口310的一侧。

第一加热器41能够将空气加热至第一温度，第二加热器42能够将空气加热至第二温度，第二温度高于第一温度，也就是说，第一加热器41能够将空气加热到第一温度，然后再经过加湿器2加湿，加湿器2内的水分具有一定的温度，因此，空气加热至第一温度后在经过加湿器2时，能够避免由于空气温度较低对加湿器2的加湿效果造成影响，经过加湿后的气体再经过第二加热器42加热至第二温度，并通入电堆模块300的空气入口310内即可。具体的，第一温度可根据加湿器2的情况设置，第二温度可根据电堆模块300的活化温度要求设置即可。

如图2所示，曲线S1是电堆模块300单独在测试台上的活化过程，活化时间为T1，曲线S2是电堆模块300直接在燃料电池***上，通过现有的方式对其进行活化的活化过程，活化时间为T2，曲线S3是电堆模块300组装于燃料电池***后，通过本实施例所提供的活化装置100活化的活化过程，活化时间为T3。从图中可以明显看出，将电堆模块300直接在燃料电池***上，通过现有的方式对其进行活化时所需时间较长，因为燃料电池***的运行能力主要是根据电堆模块300额定功率设计的，无法提供更好的测试条件，比如更高的空气流量和更高的空气湿度等。而通过活化装置100对组装于燃料电池***内的电堆模块300进行活化时，其活化时间T3与电堆模块300单独安装于测试台上进行活化时的活化时间T1相差不大，但是通过活化装置100对电堆模块300进行活化时，电堆模块300是直接组装于燃料电池***内的，活化后无需对其进行拆卸，可有效简化测试工艺，提高燃料电池***在出厂前的测试效率。

本实施例所提供的活化装置100能够提高电堆模块300活化的空气流量、空气湿度及空气温度等，从而提高了电堆模块300活化的效率，缩短了电堆模块300活化的时长。相比于将电堆模块300在测试台上进行活化，将电堆模块300组装于燃料电池***内，然后通过活化装置100对其进行活化时，不需要使用测试台，降低成本，并可简化活化工艺，可以有效降低燃料电池***的生产时长。

燃料电池***中电堆模块300的活化所需要的空气压力，是通过标定燃料电池***中背压阀230的开度来实现的，具体的，对于电堆模块300活化所需的空气压力以及背压阀230的开度之间的关系和设定，其对于本领域技术人员来说已是熟知的现有技术，为节约篇幅，在此不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种燃料电池***用活化装置，所述燃料电池***包括电堆模块(300)，其特征在于，所述活化装置包括气源(1)、加湿器(2)和管路(3)；

所述气源(1)能够通过所述管路(3)与所述电堆模块(300)的空气入口(310)连通，所述管路(3)还设有流量调节器(5)，所述加湿器(2)能够加湿所述管路(3)内的空气。

2.根据权利要求1所述的燃料电池***用活化装置，其特征在于，还包括加热器，所述加热器能够加热所述管路(3)内空气。

3.根据权利要求2所述的燃料电池***用活化装置，其特征在于，所述加热器包括第一加热器(41)和第二加热器(42)，所述第一加热器(41)设于所述加湿器(2)的上游侧，所述第二加热器(42)设于所述加湿器(2)的下游侧，所述第一加热器(41)能够加热所述管路(3)内的空气至第一温度，所述第二加热器(42)能够加热所述管路(3)内的空气至第二温度，所述第二温度高于所述第一温度。

4.根据权利要求2所述的燃料电池***用活化装置，其特征在于，所述管路(3)朝向所述空气入口(310)的一侧端还设有压力传感器(6)、温度传感器(7)以及湿度传感器(8)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的燃料电池***用活化装置，其特征在于，所述气源(1)为压缩气源(1)，所述流量调节器(5)设于所述管路(3)朝向所述压缩气源(1)的一侧。

6.根据权利要求5所述的燃料电池***用活化装置，其特征在于，所述流量调节部与所述压缩气源(1)之间还设有调压阀(9)。

7.一种燃料电池***的出厂测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：组装燃料电池***，所述燃料电池***包括电堆模块；

S2：对燃料电池***进行功能验证；

S3：将活化装置连接至所述燃料电池***，使所述活化装置的管路出口端与所述电堆模块的空气入口连通；

S4：调节所述活化装置向所述空气入口通入的空气参数，使得所述空气入口处的空气参数满足预设阈值；

S5：对燃料电池***的性能进行验证。

8.根据权利要求7所述的燃料电池***的出厂测试方法，其特征在于，

步骤S3中，同时还开启所述燃料电池***的空压机。

9.根据权利要求7所述的燃料电池***的出厂测试方法，其特征在于，所述空气参数包括空气流量、空气湿度和空气温度；

步骤S4中，调节所述活化装置向所述空气入口通入的空气参数，具体包括：通过流量调节器调节所述空气流量，通过加湿器调节所述空气湿度，通过加热器调节所述空气温度。

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