CN116930775A - 一种空气模拟装置、氢气模拟装置和电堆特性测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电堆测试技术领域，尤其涉及一种空气模拟装置、氢气模拟装置和电堆特性测试装置，其包括第一电堆模拟组件；空气子***台架，包括空压机和加湿器，所述空压机与所述加湿器的入口连通，所述加湿器的第一循环口与所述第一电堆模拟组件的入口连通，所述第一电堆模拟组件的出口与所述加湿器的第二循环口连通；第二电堆模拟组件；氢气子***台架，包括阀组件、循环泵和气液分离器，所述阀组件分别与所述第二电堆模拟组件的入口以及所述循环泵的出口连通，所述第二电堆模拟组件与所述气液分离器连通，所述气液分离器与所述循环泵的入口连通。本发明能够降低燃料电池***进行测试标定的成本，更易于操作和使用。
Description
技术领域
本发明涉及电堆测试技术领域，尤其涉及一种空气模拟装置、氢气模拟装置和电堆特性测试装置。
背景技术
燃料电池***设计初期，需要在台架上搭建物理***对燃料电池***进行测试标定。通常情况下需要搭建空气路子***和氢气路子***。针对每个子***关键部件，都需要在台架上完成初步标定，若每个子***都采用电堆，成本较高，并有可能在高空压机转速下导致电堆压力过高，同时存在控制逻辑不当损坏电堆的风险，导致成本较高。
因此，需要一种空气模拟装置、氢气模拟装置和电堆特性测试装置来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气模拟装置、氢气模拟装置和电堆特性测试装置，能够降低燃料电池***进行测试标定的成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种空气模拟装置，包括：
第一电堆模拟组件；
空气子***台架，包括空压机和加湿器，所述空压机与所述加湿器的入口连通，所述加湿器的第一循环口与所述第一电堆模拟组件的入口连通，所述第一电堆模拟组件的出口与所述加湿器的第二循环口连通；
气体能够通过所述空压机进入到所述加湿器中，并在所述加湿器与所述第一电堆模拟组件之间循环，所述第一电堆模拟组件能够打开使得部分气体逸出，并且所述第一电堆模拟组件的开度可调。
进一步地，所述空气子***台架还包括第一排放管路，所述第一排放管路与所述加湿器的出口连通，，所述第一排放管路上设置有第一开关阀。
进一步地，所述第一开关阀为第一背压截止阀。
进一步地，所述第一电堆模拟组件包括第一三通调节阀和第一流量计，所述第一三通调节阀的第一口与所述加湿器的第一循环口连通，所述第一三通调节阀的第二口通过所述第一流量计与所述加湿器的第二循环口连通，所述第一三通调节阀的第三口与大气连通。
进一步地，所述加湿器的第一循环口处设置有第一气压计，所述加湿器的第二循环口处设置有第二气压计。
进一步地，所述空压机与所述加湿器之间串联设置有中冷器。
一种氢气模拟装置，包括：
第二电堆模拟组件；
氢气子***台架，包括阀组件、循环泵和气液分离器，所述阀组件分别与所述第二电堆模拟组件的入口以及所述循环泵的出口连通，所述阀组件的开度能够调节，所述第二电堆模拟组件与所述气液分离器连通，所述气液分离器与所述循环泵的入口连通；
气体能够通过所述阀组件进入到所述第二电堆模拟组件，并在所述第二电堆模拟组件、所述气液分离器以及所述循环泵之间循环，所述第二电堆模拟组件能够打开使得部分气体逸出，并且所述第二电堆模拟组件的开度可调。
进一步地，所述阀组件包括依次连通的开关阀、比例阀和背压阀，所述背压阀分别与所述第二电堆模拟组件的入口以及所述循环泵的出口连通。
进一步地，所述第二电堆模拟组件包括第二三通调节阀和第二流量计，所述第二三通调节阀的第一口与所述循环泵的出口连通，所述第二三通调节阀的第二口通过所述第二流量计与所述气液分离器连通，所述第二三通调节阀的第三口与大气连通。
进一步地，所述氢气子***台架还包括第二排放管路，所述第二排放管路与所述气液分离器连通，，所述第二排放管路上设置有第二开关阀。
进一步地，所述第二电堆模拟组件的入口处设置有第三气压计，所述第二电堆模拟组件的出口处设置有第四气压计。
一种电堆特性测试装置，包括如上所述的空气模拟装置以及如上所述的氢气模拟装置。
本发明的有益效果：
1、本发明在测试时能够代替电堆，避免测试过程中因设计缺陷等问题对电堆造成的损害，在完成测试标定的同时，无需担心对电堆的损坏，能够降低燃料电池***进行测试标定的成本，更易于操作和使用。
2、本发明能够适用于燃料电池氢气子***和空气子***的单独测试，适用性强。
附图说明
图1是本发明一种空气模拟装置中空气子***台架的示意图；
图2是本发明一种氢气模拟装置中氢气子***台架的示意图。
图中：
1、空气子***台架；11、空压机；12、加湿器；13、中冷器；14、第一排放管路；141、第一背压截止阀；15、第一气压计；16、第二气压计；2、氢气子***台架；21、开关阀；22、比例阀；23、背压阀；24、循环泵；25、第二排放管路；251、第二背压截止阀；26、气液分离器；27、第三气压计；28、第四气压计；3、第一电堆模拟组件；31、第一三通调节阀；32、第一流量计；4、第二电堆模拟组件；41、第二三通调节阀；42、第二流量计。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在对电堆的特性进行测试时，为了避免使用真实的电堆导致出现事故，同时能够降低燃料电池***进行测试标定的成本，如图1所示，本发明提供一种空气模拟装置。本空气模拟装置包括第一电堆模拟组件3和空气子***台架1。
空气子***台架1包括空压机11和加湿器12，空压机11与加湿器12的入口连通，加湿器12的第一循环口与第一电堆模拟组件3的入口连通，第一电堆模拟组件3的出口与加湿器12的第二循环口连通；气体能够通过空压机11进入到加湿器12中，并在加湿器12与第一电堆模拟组件3之间循环，第一电堆模拟组件3能够打开使得部分气体逸出，并且第一电堆模拟组件3的开度可调。
采用第一电堆模拟组件3来等效代替电堆，在测试的过程中，通过计算不同功率下消耗的气体的流量，控制第一电堆模拟组件3的开度，从而使得部分气体逸出，模拟电堆消耗的气体。在不同的功率下，完成空压机11的转速的标定。在完成测试标定的同时，无需担心对电堆的损坏，能够降低燃料电池***进行测试标定的成本。
进一步地，空气子***台架1还包括第一排放管路14，第一排放管路14与加湿器12的出口连通，第一排放管路14上设置有第一开关阀。在测试的过中，可以根据实际的需要控制第一排放管路14的通断，当测试完成后，加湿器12的出口能够将空气子***台架1中的气体排出。
具体地，第一开关阀为第一背压截止阀141。通过控制第一背压截止阀141的开关，即可对空气子***台架1中气体的压力进行调节，从而防止空气子***台架1中的气压过高，造成事故。
进一步地，第一电堆模拟组件3包括第一三通调节阀31和第一流量计32，第一三通调节阀31的第一口与加湿器12的第一循环口连通，第一三通调节阀31的第二口通过第一流量计32与加湿器12的第二循环口连通，第一三通调节阀31的第三口与大气连通。在根据不同的功率对空压机11进行标定时，通过计算不同功率下消耗的气体的流量，控制第一三通调节阀31的开度，从而使得部分气体通过第一三通调节阀31的第三口排出，模拟消耗的气体。在本实施例中，为了方便而且精准调节第一三通调节阀31，第一三通调节阀31采用电控三通调节阀。
进一步地，加湿器12的第一循环口处设置有第一气压计15，加湿器12的第二循环口处设置有第二气压计16。通过设置第一气压计15和第二气压计16，能够对第一电堆模拟组件3的进口和出口的气压检测，从而得到第一电堆模拟组件3的进口和出口之间的气压差。具体地，电堆的阳极和阴极的压降特性通过第一三通调节阀31加第一流量计32以及之间的管路来等效代替。第一三通调节阀31选型要根据采用电堆阴阳极消耗气体流量的大小和阴阳极压降特性，第一流量计32应优选阻力小的。通过上述方式，即可观察模拟电堆的流阻特性。
进一步地，空压机11与加湿器12之间串联设置有中冷器13。通过设置中冷器13，能够对气体进行冷却，从而使得气体的温度满足测试试验的要求。而且可以最大程度上还原电堆消耗气体的状态。
如图2所示，本实施例还提供了一种氢气模拟装置，氢气模拟装置包括第二电堆模拟组件4和氢气子***台架2.
其中，氢气子***台架2包括阀组件、循环泵24和气液分离器26，阀组件分别与第二电堆模拟组件4的入口以及循环泵24的出口连通，阀组件的开度可以调节，第二电堆模拟组件4与气液分离器26连通，气液分离器26与循环泵24的入口连通；气体能够通过阀组件进入到第二电堆模拟组件4，并在第二电堆模拟组件4、气液分离器26以及循环泵24之间循环，第二电堆模拟组件4能够打开使得部分气体逸出，并且第二电堆模拟组件4的开度可调。
采用第二电堆模拟组件4来等效代替电堆，在测试的过程中，通过计算不同功率下消耗的气体的流量，控制第二电堆模拟组件4的开度，从而使得部分气体逸出，模拟电堆消耗的气体。在不同的功率下，完成循环泵24的转速的标定，以及不同功率下阀组件开度的标定。在完成测试标定的同时，无需担心对电堆的损坏，能够降低燃料电池***进行测试标定的成本。
在电堆工作的过程中消耗的是氧气和氢气，在本实施例中，采用氮气代替氢气，从而进一步降低成本，而且在测试的过程中，不会存在氢气排放造成的安全事故。
进一步地，阀组件包括依次连通的开关阀21、比例阀22和背压阀23，背压阀23分别与第二电堆模拟组件4的入口以及循环泵24的出口连通。通过设置开关阀21，用于控制气路的通断，通过设置比例阀22和背压阀23，用于调节进入到第二电堆模拟组件4中气体的气压。并且可以在不同功率下电堆所需阴阳极流量压力对应的比例阀22和背压阀23开度初步标定。
进一步地，第二电堆模拟组件4包括第二三通调节阀41和第二流量计42，第二三通调节阀41的第一口与循环泵24的出口连通，第二三通调节阀41的第二口通过第二流量计42与气液分离器26连通，第二三通调节阀41的第三口与大气连通。在根据不同的功率对循环泵24进行标定时，通过计算不同功率下消耗的气体的流量，控制第二三通调节阀41的开度，从而使得部分气体通过第二三通调节阀41的第三口排出，模拟消耗的气体。在本实施例中，为了方便而且精准调节第二三通调节阀41，第二三通调节阀41采用电控三通调节阀。
进一步地，氢气子***台架2还包括第二排放管路25，第二排放管路25与气液分离器26连通，第二排放管路25上设置有第二开关阀。具体地，第第二开关阀为第二背压截止阀251。通过控制第二背压截止阀251的开关，即可对氢气子***台架2中气体的压力进行调节，从而防止氢气子***台架2中的气压过高，造成事故。
进一步地，第二电堆模拟组件4的入口处设置有第三气压计27，第二电堆模拟组件4的出口处设置有第四气压计28。具体地，电堆的阳极和阴极的压降特性通过第二三通调节阀41加第二流量计42以及之间的管路来等效代替。第二三通调节阀41选型要根据采用电堆阴阳极消耗气体流量的大小和阴阳极压降特性，第二流量计42应优选阻力小的。通过上述方式，即可模拟电堆的流阻特性。
本实施例还提供了一种电堆特性测试装置，包括如上所述的空气模拟装置，以及如上所述的氢气模拟装置，能够有效对电堆进行测试，而且能够降低燃料电池***进行测试标定的成本。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种空气模拟装置，其特征在于，包括：
第一电堆模拟组件(3)；
空气子***台架(1)，包括空压机(11)和加湿器(12)，所述空压机(11)与所述加湿器(12)的入口连通，所述加湿器(12)的第一循环口与所述第一电堆模拟组件(3)的入口连通，所述第一电堆模拟组件(3)的出口与所述加湿器(12)的第二循环口连通；
气体能够通过所述空压机(11)进入到所述加湿器(12)中，并在所述加湿器(12)与所述第一电堆模拟组件(3)之间循环，所述第一电堆模拟组件(3)能够打开使得部分气体逸出并且所述第一电堆模拟组件(3)的开度可调。
2.根据权利要求1所述的一种空气模拟装置，其特征在于，所述空气子***台架(1)还包括第一排放管路(14)，所述第一排放管路(14)与所述加湿器(12)的出口连通，所述第一排放管路(14)上设置有第一开关阀。
3.根据权利要求2所述的一种空气模拟装置，其特征在于，所述第一开关阀为第一背压截止阀(141)。
4.根据权利要求1所述的一种空气模拟装置，其特征在于，所述第一电堆模拟组件(3)包括第一三通调节阀(31)和第一流量计(32)，所述第一三通调节阀(31)的第一口与所述加湿器(12)的第一循环口连通，所述第一三通调节阀(31)的第二口通过所述第一流量计(32)与所述加湿器(12)的第二循环口连通，所述第一三通调节阀(31)的第三口与大气连通。
5.根据权利要求1所述的一种空气模拟装置，其特征在于，所述加湿器(12)的第一循环口处设置有第一气压计(15)，所述加湿器(12)的第二循环口处设置有第二气压计(16)。
6.根据权利要求1所述的一种空气模拟装置，其特征在于，所述空压机(11)与所述加湿器(12)之间串联设置有中冷器(13)。
7.一种氢气模拟装置，其特征在于，包括：
第二电堆模拟组件(4)；
氢气子***台架(2)，包括阀组件、循环泵(24)和气液分离器(26)，所述阀组件分别与所述第二电堆模拟组件(4)的入口以及所述循环泵(24)的出口连通，所述阀组件的开度能够调节，所述第二电堆模拟组件(4)与所述气液分离器(26)连通，所述气液分离器(26)与所述循环泵(24)的入口连通；
气体能够通过所述阀组件进入到所述第二电堆模拟组件(4)，并在所述第二电堆模拟组件(4)、所述气液分离器(26)以及所述循环泵(24)之间循环，所述第二电堆模拟组件(4)能够打开使得部分气体逸出并且所述第二电堆模拟组件(4)的开度可调。
8.根据权利要求7所述的一种氢气模拟装置，其特征在于，所述阀组件包括依次连通的开关阀(21)、比例阀(22)和背压阀(23)，所述背压阀(23)分别与所述第二电堆模拟组件(4)的入口以及所述循环泵(24)的出口连通。
9.根据权利要求7所述的一种氢气模拟装置，其特征在于，所述第二电堆模拟组件(4)包括第二三通调节阀(41)和第二流量计(42)，所述第二三通调节阀(41)的第一口与所述循环泵(24)的出口连通，所述第二三通调节阀(41)的第二口通过所述第二流量计(42)与所述气液分离器(26)连通，所述第二三通调节阀(41)的第三口与大气连通。
10.根据权利要求7所述的一种氢气模拟装置，其特征在于，所述氢气子***台架(2)还包括第二排放管路(25)，所述第二排放管路(25)与所述气液分离器(26)连通，所述第二排放管路(25)上设置有第二开关阀。
11.根据权利要求7所述的一种氢气模拟装置，其特征在于，所述第二电堆模拟组件(4)的入口处设置有第三气压计(27)，所述第二电堆模拟组件(4)的出口处设置有第四气压计(28)。
12.一种电堆特性测试装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的空气模拟装置以及如权利要求7-11任一项所述的氢气模拟装置。
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2022
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |