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燃料电池电堆测试台及其使用方法技术

技术编号:21038091 阅读:36 留言:0更新日期:2019-05-04 07:16
本申请提供的燃料电池电堆测试台包括氢气系统和空气系统。氢气系统包括氢气循环泵、尾排阀和阳极背压阀。空气系统包括空气循环和阴极背压阀。通过计算机辅助控制氢气系统与空气系统所包含附件是否工作,实现模拟不同燃料电池发动机系统的附件配置模式。此外,对于同一附件配置模式,所述氢气系统和所述空气系统中的各个装置皆为模块化设置,方便拆卸和组装,易于替换为同系列中不同型号的部件。解决了模拟电堆不同附件配置模式过程中测试效率低成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池电堆测试台及其使用方法
本专利技术涉及燃料电池领域,特别是涉及一种燃料电池电堆测试台及其使用方法。
技术介绍
质子交换膜氢燃料电池是一种以电化学反应的方式将化学能直接转化为电能的能量转化装置,其清洁、能量转化高效的特点使其逐渐应用于车辆领域。用于车辆领域的质子交换膜氢燃料电池,需要将燃料电池电堆与外围氢气系统、空气系统及冷却系统集成,并与车辆总成和电驱动系统等负载电连接。氢气系统主要负责为电堆提供氢气供应,需要根据运行工况调节进入电堆的氢气压力和流量等;空气系统是为电堆提供适量的氧化剂即氧气,需要根据工况调节进入电堆的空气的湿度、压力及流量等;冷却系统通过冷却水循环的方式使电堆温度保持在合适的水平,保证电堆稳定可靠工作。由于所述燃料电池电堆下线之后在不同型号的燃料电池发动机中将会具有不同的附件配置模式,同时涉及到的附件系统种类与型号较多,因而在燃料电池电堆下线检测时,为了模拟真实附件配置模式进行测试,需要准备多个测试台,或者频繁更换附件系统,在这种情况下,成本高,工作效率较低。
技术实现思路
基于此,有必要针对目前模拟电堆不同附件配置模式过程中测试效率低、成本高的问题,提供一种燃料电池电堆测试台及其使用方法。本申请提供了一种燃料电池电堆测试台,所述燃料电池电堆测试台包括氢气系统和空气系统。所述氢气系统包括氢气循环泵、尾排阀和阳极背压阀。所述空气系统包括空气循环泵和背压阀。所述氢气循环泵用于使氢气在燃料电池电堆的氢气入口和所述燃料电池电堆的氢气出口之间循环。所述尾排阀和阳极背压阀,设置于所述燃料电池电堆的氢气出口,用于排出氢气尾气。所述空气循环泵用于使空气在所述燃料电池电堆的空气入口和燃料电池电堆的空气出口之间循环。所述阴极背压阀设置于所述燃料电池电堆的空气出口,用于排出空气尾气。本申请的另一方面提供了一种燃料电池电堆测试台的使用方法。所述方法包括通过控制所述氢气循环泵、所述尾排阀、所述阳极背压阀、所述空气循环泵、所述阴极背压阀的工作状态以使所述燃料电池电堆测试台模拟不同型号燃料电池发动机的不同附件配置模式。所述附件配置模式包括阳极与阴极均无循环、阳极开路的第一模式,阳极与阴极均无循环、阳极盲端的第二模式,阳极有循环、阴极无循环的第三模式,阳极开路、阴极有循环的第四模式,阳极盲端、阴极有循环的第五模式,以及阳极阴极均有循环的第六模式。在本申请提供的燃料电池电堆测试台中,通过计算机辅助控制所述燃料电池电堆测试台的氢气系统和空气系统所包含附件是否工作,实现模拟不同附件配置模式。此外,对于同一附件配置模式,所述氢气系统和所述空气系统中的各个装置皆为模块化设置,方便拆卸和组装,易于替换为同系列中不同型号的部件。所述燃料电池电堆测试台的使用方法通过控制所述氢气循环泵、所述尾排阀、所述阳极背压阀、所述空气循环泵、所述阴极背压阀的是否工作可以模拟不同附件配置模式,所述的六种模式涵盖了车用燃料电池系统不同发展阶段的各种附件配置模式,解决了当需模拟电堆不同附件配置模式过程中测试效率低成本高的问题。另外,本申请提供的燃料电池电堆测试台由于所述空气系统包括所述空气循环泵,可以将未反应的氧气和反应产生的水蒸气从所述阴极出口循环到所述阴极入口,可以用于为燃料电池电堆的质子交换膜加湿,小型化甚至不再依赖于外部加湿器,其加湿效果比外部加湿器更为均匀,简化了燃料电池电堆测试台结构,提高了加湿效果。附图说明图1为根据本申请一实施例的燃料电池电堆测试台装置示意图;图2为根据本申请另一实施例的燃料电池电堆测试台装置示意图。附图标记:燃料电池电堆测试台10;氢气系统100,氢气循环泵101,阳极背压阀102,尾排阀103,氢气瓶104,氢气喷射装置105,电磁阀106,减压阀107,气水分离器108,第一压力传感器111,第一温度传感器112,第二压力传感器113,第二温度传感114,氢气流量传感器115,第一湿度传感器116,第三压力传感器110;空气系统200,空气循环泵201,阴极背压阀202,空气压缩机203,加湿器204,气水分离器205,第二湿度传感器210,氧气浓度传感器211,第四压力传感器212,第三温度传感器213,空气流量传感器214;冷却系统300,冷却水箱301,冷却水泵302,散热器303,选通阀304,第四温度传感器310,第五温度传感器311,冷却流量传感器312;输出测试系统400,负载401,电流测量装置402,电压测量装置403;燃料电池电堆500具体实施方式请参见图1,本申请提供了一种燃料电池电堆测试台10及其使用方法。所述燃料电池电堆测试台10包括氢气系统100和空气系统200。所述氢气系统100包括氢气循环泵101、尾排阀103和阳极背压阀102。所述空气系统200包括空气循环泵201和背压阀202。所述氢气循环泵101用于使氢气在燃料电池电堆500的氢气入口和所述燃料电池电堆500的氢气出口之间循环。所述尾排阀103和阳极背压阀102,设置于所述燃料电池电堆500的氢气出口,用于排出氢气尾气。所述空气循环泵201用于使空气在所述燃料电池电堆500的空气入口和燃料电池电堆500的空气出口之间循环。所述阴极背压阀202设置于所述燃料电池电堆500的空气出口,用于排出空气尾气。本申请提供的燃料电池电堆测试台10,通过计算机辅助控制其氢气系统100和空气系统200所包含附件是否工作,实现模拟不同附件配置模式。此外,对于同一附件配置模式,所述氢气系统100和所述空气系统200中的各个装置皆为模块化设置,方便拆卸和组装,易于替换为同系列中不同型号的部件,因而解决了目前模拟电堆不同附件配置模式过程中测试效率低、成本高的问题。本申请还提供了一种燃料电池电堆测试台10的使用方法。所述方法包括通过控制所述氢气循环泵101、所述尾排阀103、所述阳极背压阀102、所述空气循环泵201、所述阴极背压阀202的工作状态以使所述燃料电池电堆测试台10模拟不同型号的燃料电池发动机的附件配置模式,所述工作模式包括阳极与阴极均无循环、阳极开路的第一模式,阳极与阴极均无循环、阳极盲端的第二模式,阳极有循环、阴极无循环的第三模式,阳极开路、阴极有循环的第四模式,阳极盲端、阴极有循环的第五模式,以及阳极阴极均有循环的第六模式。在一个实施例中,当所述测试台模拟所述第一模式时,所述氢气循环泵101关闭,所述空气循环泵201关闭,所述尾排阀103关闭,所述阳极背压阀102工作,所述阴极背压阀202工作。在一个实施例中,当所述测试台模拟所述第二模式时,所述氢气循环泵101关闭,所述空气循环泵201关闭,所述尾排阀103工作,所述阳极背压阀102关闭,所述阴极背压阀202工作。在一个实施例中,当所述测试台模拟所述第三模式时,所述氢气循环泵101工作,所述空气循环泵201关闭,所述尾排阀103工作,所述阳极背压阀102关闭,所述阴极背压阀202工作。在一个实施例中,当所述测试台模拟所述第四模式时,所述氢气循环泵101关闭,所述空气循环泵201工作,所述尾排阀103关闭,所述阳极背压阀102工作,所述阴极背压阀202工作。在一个实施例中,当所述测试台模拟所述第五模式时,所述氢气循环泵101关闭,所述空气循环泵201工作,所述尾排阀103本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池电堆测试台,其特征在于,包括:氢气系统(100),包括:氢气循环泵(101),所述氢气循环泵(101)用于使氢气在燃料电池电堆(500)的氢气入口和所述燃料电池电堆(500)的氢气出口之间循环;尾排阀(103)和阳极背压阀(102),所述尾排阀(103)和所述阳极背压阀(102)设置于所述燃料电池电堆(500)的氢气出口,用于排出氢气尾气;空气系统(200),包括:空气循环泵(201),所述空气循环泵(201)用于使空气在所述燃料电池电堆(500)的空气入口和燃料电池电堆(500)的空气出口之间循环;阴极背压阀(202),设置于所述燃料电池电堆(500)的空气出口,用于排出空气尾气。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆测试台,其特征在于,包括:氢气系统(100),包括:氢气循环泵(101),所述氢气循环泵(101)用于使氢气在燃料电池电堆(500)的氢气入口和所述燃料电池电堆(500)的氢气出口之间循环;尾排阀(103)和阳极背压阀(102),所述尾排阀(103)和所述阳极背压阀(102)设置于所述燃料电池电堆(500)的氢气出口,用于排出氢气尾气;空气系统(200),包括:空气循环泵(201),所述空气循环泵(201)用于使空气在所述燃料电池电堆(500)的空气入口和燃料电池电堆(500)的空气出口之间循环;阴极背压阀(202),设置于所述燃料电池电堆(500)的空气出口,用于排出空气尾气。2.如权利要求1所述的燃料电池电堆测试台,其特征在于,所述燃料电池电堆测试台(10)还包括:冷却系统(300),与所述燃料电池电堆(500)连通,用于为所述燃料电池电堆(500)降温,包括:冷却水箱(301),用于存储冷却水;冷却水泵(302),与所述冷却水箱(301)和所述燃料电池电堆(500)相连通,用于向所述燃料电池电堆(500)输送冷却水;散热器(303),设置于所述冷却水泵(302)和所述燃料电池电池电堆(500)之间,用于将冷却水降温;选通阀(304),设置于所述冷却水泵(302)和所述散热器(303)之间,所述选通阀(304)可以根据所述冷却水的温度选择是否经过所述散热器(303)。3.如权利要求1所述的燃料电池电堆测试台,其特征在于,所述氢气系统(100)还包括:储气瓶(104),设置于所述燃料电池电堆500的氢气入口前端,用于存储氢气;氢气喷射装置(105),与所述储气瓶(104)相连通,用于向所述燃料电池电堆(500)的阳极入口输入氢气;所述空气系统(200)还包括:空气压缩机(203),设置于所述燃料电池电堆(500)的阴极入口前端,用于将通过空滤系统之后的空气输送至所述燃料电池电堆(500)的阴极入口。4.如权利要求3所述的燃料电池电堆测试台,其特征在于,所述氢气系统(100)还包括:第一压力传感器(111),设置于所述氢气喷射装置(105)前端,用于检测进入所述氢气喷射装置(105)的氢气压力;第一温度传感器(112),设置于所述氢气喷射装置(105)前端,用于检测进入所述氢气喷射装置(105)的氢气温度;第二压力传感器(113),设置于所述氢气喷射装置(105)的后端,用于检测进入所述燃料电池电堆(500)阳极入口的氢气压力;第二温度传感器(114),设置于所述氢气喷射装置(105)的后端,用于检测进入所述燃料电池电堆(500)阳极入口的氢气温度;氢气流量传感器(115),设置于所述氢气喷射装置(105)的后端,用于检测进入所述燃料电池电堆(500)阳极入口的氢气的流量;第一湿度传感器(116),设置于所述氢气喷射装置(105)的后端,用于检测进入所述燃料电池电堆(500)阳极入口的氢气相对湿度;电磁阀(106),与所述氢气瓶(104)相连通,用于控制所述氢气瓶(104)是否输出氢气;第三压力传感器(110),设置于所述氢气瓶(104)与所述电磁阀(106)之间,用于检测所述氢气瓶(104)出口处压力;减压阀(107),设置于所述电磁阀(106)与所述氢气喷射装置(105)之间,用于减小进入氢气喷射装置的氢气压力。5.如权利要求3所述的燃料电池电堆测试台,其特征在于,所述空气系统(200)还包括:加湿器(204),设置于所述空气压缩机(203)和所述燃料电池电堆(500)的阴极入口之间,用于加湿进入所述燃料电池电堆(500)的阴极入口空气。6.如权利要求5所述的燃料电池电堆测试台,其特征在于,所述空气系统(200)还包括:第二湿度传感器(210),设置于所述加湿器(204)后端,用于检测进入所述燃料电池电堆(500)的阴极入口的空气相对湿度;第四压力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员:李建秋郭迪徐梁飞方川欧阳明高
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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