CN204439800U - 用于氢燃料电池中空气***的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于氢燃料电池中空气***的测试装置，包括空气压缩机、中冷器以及增湿器，外部空气通过进气调节阀与空气压缩机的进气口相连；中冷器的进气口与空气压缩机口的出气口相连通；增湿器的进气口与中冷器的出气口相连通，增湿器的出气口通过管路切换阀与待测的燃料电池堆的空气进口相连通，燃料电池堆的阴极出口通过管路切换阀与所述增湿器的水汽入口相连通；还包括空气旁路通道，空气旁路通道包括串接的用于模拟电堆管阻的空气调节阀以及加湿加温器，本实用新型的测试装置还具有各类的传感器，更有利于控制部分对于本实用新型的测试装置的控制调节。

Description

用于氢燃料电池中空气***的测试装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池的测试技术，更具体地说，是涉及一种用于氢燃料电池中空气***的测试装置。

背景技术

汽车是人们生活中的重要交通工具，而汽车排放的尾气又是造成日益严重的环境污染的重要原因，为此，人们急需寻找一种代用燃料。科学家经过几十年的精心研究发现，用氢燃料电池作汽车动力无污染环境的有害成份。因此，使用氢燃料电池的汽车才是名副其实的“绿色燃料”汽车。据报道，在冰岛政府的支持下，戴姆勒—克莱斯勒公司和壳牌公司1999年初公布了把这个岛国变为世界上第一个“氢经济”的国家计划——最终用无污染的氢能源取代所有小轿车、公共汽车上使用的柴油和汽油。目前，德国已经陆续推出了各种燃氢汽车。过去，人们总以为氢气是一种化学元素，很少把它作为能源来看待。自从出现了火箭和氢弹之后，氢气又变成了航天和核武器的重要材料，现在又将其制成氢燃料电池，为人们提供电能。

氢燃料电池中由于***各个零部件处于开发状态，性能与可靠性需要分别进行可靠性测试和标定，同时各个零部件配合使用组成***后需要进行***联调并进行***可靠性的测试。如现有氢燃料电池中的空气***的测试过程中，只能由控制部分对其进行简单的测试，但是无法对于空气的干湿度、流量等测试要素进行调节，影响了对于燃料电池堆的测试效果。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于氢燃料电池中空气***的测试装置。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种用于氢燃料电池中空气***的测试装置，包括空气压缩机、中冷器以及增湿器，外部空气通过进气调节阀与所述空气压缩机的进气口相连；所述中冷器的进气口与所述空气压缩机口的出气口相连通；所述增湿器的进气口与所述中冷器的出气口相连通，所述增湿器的出气口通过管路切换阀与待测的燃料电池堆的空气进口相连通，所述燃料电池堆的阴极出口通过管路切换阀与所述增湿器的水汽入口相连通；

还包括空气旁路通道，所述空气旁路通道包括串接的用于模拟电堆管阻的空气调节阀以及加湿加温器，所述空气旁路通道的两端分别与待测的燃料电池堆的空气进口侧的管路切换阀以及阴极出口侧的管路切换阀相连通；

所述空气压缩机与所述中冷器之间的管路上设有温压传感器；所述中冷器以及所述增湿器之间的管路上设有温压传感器、温湿度传感器以及流量传感器；所述增湿器与所述燃料电池堆的空气进口侧的管路切换阀之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器；所述燃料电池堆的阴极出口侧的管路切换阀与所述增湿器的湿气进口之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器，所述增湿器的湿气出口与尾气调节阀之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器。

还包括入堆干气调节阀，所述入堆干气调节阀的一端通过流量传感器与所述中冷器的进气口相连通，另一端与所述增湿器的出气口相连通。

还包括堆出旁路调节阀，所述堆出旁路调节阀的一端通过流量传感器与所述增湿器的湿气进口相连通，另一端与所述尾气调节阀的出口相连通。

与现有技术相比，采用本实用新型的一种用于氢燃料电池中空气***的测试装置具有以下有益的技术效果：

1)通过进气调节阀开启角度的调节，可以调节空气压缩机的进气量，可以测试空气压缩机在不调整转速的工况下，气体流量及空气压缩机功率变化的状况，是否能达到***需求。

2)通过调节堆出旁路调节阀的开启角度，可以调节出燃料电池堆的饱和湿空气进入增湿器的流量，来调节增湿器对干空气的增湿能力，使得进入燃料电池堆的空气湿度匹配燃料电池的需求，不会造成过湿或过干的情况。

3)通过调节入堆干气调节阀的开启角度，调节入堆空气的湿度，使得进入燃料电池堆空气的湿度符合反应所需求的湿度。

总之，本实用新型的测试装置中的各类的传感器，更有利于控制部分对于本实用新型的测试装置的控制调节。

附图说明

图1是本实用新型的应用原理示意图；

图2是本实用新型的原理示意图；

图3是图2中的管路切换阀切换至燃料电池堆时的原理示意图；

图4是图2中的管路切换阀切换至空气旁路通道时的原理示意图；

其中，为温压传感器；为温湿度传感器，为流量传感器，为氢浓度传感器，为电流、电压传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

请参阅图1所示的一种集成燃料电池零部件测试及***测试的平台，包括PXI***11，PXI***11与上位机12实现双向通讯；PXI***11还分别与空气子***13、氢气子***14、冷却子***15以及待测的燃料电池堆16相连，空气子***、氢气子***以及冷却子***均与燃料电池堆相连通；冷却子***还与空气子***相连。

再请参阅图2所示的空气子***13即本实用新型的一种用于氢燃料电池中空气***的测试装置，包括空气压缩机131、中冷器132以及增湿器133，外部空气通过空气过滤器134、进气流量传感器135、进气调节阀136与空气压缩机的进气口相连；中冷器132的进气口与空气压缩机131的出气口相连通；增湿器133的进气口与中冷器132的出气口相连通，增湿器的出气口通过管路切换阀137与燃料电池堆16的空气进口相连通，燃料电池堆16的阴极出口通过管路切换阀138与增湿器133的水汽入口相连通；

还包括空气旁路通道，空气旁路通道包括串接的用于模拟电堆管阻的空气调节阀139以及加湿加温器246，空气旁路通道的两端分别与燃料电池堆的空气进口侧的管路切换阀137以及阴极出口侧的管路切换阀138相连通；

所述空气压缩机与所述中冷器之间的管路上设有温压传感器；所述中冷器以及所述增湿器之间的管路上设有温压传感器、温湿度传感器以及流量传感器；所述增湿器与所述燃料电池堆的空气进口侧的管路切换阀之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器；所述燃料电池堆的阴极出口侧的管路切换阀与所述增湿器的湿气进口之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器，所述增湿器的湿气出口与尾气调节阀140之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器；

还包括入堆干气调节阀241，入堆干气调节阀241的一端通过流量传感器与中冷器的进气口相连通，另一端与增湿器的出气口相连通。

还包括堆出旁路调节阀242，堆出旁路调节阀的一端通过流量传感器与增湿器的湿气进口相连通，另一端与尾气调节阀的出口相连通。

图2中还包括空气压缩机入口的湿气调节阀243、汽水分离器244以及尾排稀释器245，电流、电压传感器与空气压缩机的控制单元相连。

本实用新型的测试装置的功能

1)可开展空气压缩机及控制器、增湿器、中冷器、尾排氢稀释器等零部件的性能测试、可靠性测试；

2)为燃料电池堆提供满足运行条件的空气，可采集空气子***的温度、压力、湿度、流量等数据；

3)在无燃料电池堆时通过管路切换阀对管路切换，用空气调节阀139将***管阻调节至符合燃料电池堆阴极的阻力特性，测试子***各零部件的性能。

本实用新型的测试装置的工作流程

●工作流程一：

为燃料电池阴极提供反应所需燃料

1)根据图3所示状态，连接燃料电池堆，调节管路切换阀137、138将管路通道切换至入堆侧，根据上位机控制软件发送指令到PXI，PXI通过CAN通讯给空气压缩机控制器，启动空气压缩机至对应转速。

2)上位机通过PXI上传的燃料电池电流(或电压)等相关数值，通过上位机软件中预设的控制参数值发送指令给PXI，通过PXI控制空压机转速到燃料电池所需的对应转速，通过尾排调节阀开启角度的调节，设定相对应的背压，子***可以根据燃料电池实时的工况需求，通过上位机控制软件中预设的对应控制参数，实时调节空气压缩机转速及尾排调节阀开启角度的调节来改变空气流量及压力，使得供给燃料电池堆阴极的空气压力及流量和燃料电池的需求相符。空气出空气压缩机后经过中冷器冷却后进入气体增湿器，增湿后的空气进入燃料电池电堆，提供燃料电池堆反应所需的适合燃料。反应后的气体及反应生成的水由燃料电池阴极出口流出进入增湿器，为增湿器提供增湿所用的水，多余的经过汽水分离器分离后排放。

3)在测试时，通过进气调节阀开启角度的调节，可以调节空气压缩机的进气量，可以测试空气压缩机在不调整转速的工况下，气体流量及空气压缩机功率变化的状况，是否能达到***需求。

4)在测试时，通过调节空气压缩机入口湿气调节阀的开启角度，可以回收一部分饱和湿空气与干空气一起进入空气压缩机，测试空气压缩机入口气体温湿度变化对***的影响及其它性能的变化情况。

5)在测试时，通过调节尾排调节阀开启角度的变化，可以调节***管路中的背压，使得管路中的压力符合燃料电池堆反应所需的压力条件，测试压力变化对电堆性能的影响。

6)在测试时，通过调节堆出旁路调节阀的开启角度，可以调节出燃料电池堆的饱和湿空气进入增湿器的流量，来调节增湿器对干空气的增湿能力，使得进入燃料电池堆的空气湿度匹配燃料电池的需求，不会造成过湿或过干的情况。

7)在测试时，通过调节入堆干气调节阀的开启角度，调节入堆空气的湿度，使得进入燃料电池堆空气的湿度符合反应所需求的湿度。

8)***中各零部件前后均安装有流量，温湿度，压力等传感器，实时测得***中各零部件的性能参数值发送到上位机保存。

●工作流程二

不安装燃料电池电堆时的零部件性能测试工作

1)如图4所示，在没有连接燃料电池堆的工况下，调节管路切换阀137、138将管路通道切换至旁路侧，通过空气调节阀139开启角度调节至同燃料电池堆相当的阻力压降，使得单独零部件性能测试时得到的数据更接近组合成***时的管路状况。

2)在没有连接燃料电池堆的工况下，通过加温，增湿器模拟燃料电池堆尾气的温湿度，使得单独零部件性能测试时得到的数据更接近组合成***时的工况条件。

3)可以通过上位机控制软件中预设的控制参数，实时调节空气压缩机转速及各调节阀开启角度来改变空气流量及压力，对零部件的控制参数及空气流量，压力的关系等进行标定。

4)各零部件前后均安装有流量，温湿度，压力等传感器，实时测得***中各零部件的性能参数值发送到上位机保存。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种用于氢燃料电池中空气***的测试装置，其特征在于，

包括空气压缩机、中冷器以及增湿器，外部空气通过进气调节阀与所述空气压缩机的进气口相连；所述中冷器的进气口与所述空气压缩机口的出气口相连通；所述增湿器的进气口与所述中冷器的出气口相连通，所述增湿器的出气口通过管路切换阀与待测的燃料电池堆的空气进口相连通，所述燃料电池堆的阴极出口通过管路切换阀与所述增湿器的水汽入口相连通；

还包括空气旁路通道，所述空气旁路通道包括串接的用于模拟电堆管阻的空气调节阀以及加湿加温器，所述空气旁路通道的两端分别与待测的燃料电池堆的空气进口侧的管路切换阀以及阴极出口侧的管路切换阀相连通；

所述空气压缩机与所述中冷器之间的管路上设有温压传感器；所述中冷器以及所述增湿器之间的管路上设有温压传感器、温湿度传感器以及流量传感器；所述增湿器与所述燃料电池堆的空气进口侧的管路切换阀之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器；所述燃料电池堆的阴极出口侧的管路切换阀与所述增湿器的湿气进口之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器，所述增湿器的湿气出口与尾气调节阀之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感器。

2.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池中空气***的测试装置，其特征在于，

还包括入堆干气调节阀，所述入堆干气调节阀的一端通过流量传感器与所述中冷器的进气口相连通，另一端与所述增湿器的出气口相连通。

3.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池中空气***的测试装置，其特征在于，

还包括堆出旁路调节阀，所述堆出旁路调节阀的一端通过流量传感器与所述增湿器的湿气进口相连通，另一端与所述尾气调节阀的出口相连通。