一种燃料电池测试台供气供水系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池测试台供气供水系统，包括相互并联的压缩空气支路和氧气源支路、反应气供应支路、氮气管路、增湿支路、电堆冷却水循环支路、补水支路以及尾气排放支路。通过气源的切换，本发明专利技术的测试台供气供水系统既可以用于氢空燃料电池电堆的测试，也可用于氢氧燃料电池电堆的测试；测试台电堆冷却水的进口温度可以通过控制纯水箱温度和外部冷却水流量来调节。采用本发明专利技术供气供水系统的测试台具有工作模式多样化、适应性强、可靠性好、维护方便、运营成本低等特点。

A Gas Supply and Water Supply System for Fuel Cell Test Bed

The invention discloses a gas supply and water supply system for fuel cell test bench, which comprises a parallel compressed air branch and an oxygen source branch, a reaction gas supply branch, a nitrogen gas pipeline, a humidification branch, a reactor cooling water circulation branch, a water supply branch and a tail gas discharge branch. By switching the gas source, the gas supply and water supply system of the test stand can be used for the test of hydrogen-air fuel cell stack and hydrogen-oxygen fuel cell stack, and the inlet temperature of the cooling water of the test stand stack can be adjusted by controlling the temperature of the pure water tank and the flow rate of the external cooling water. The test bench of the gas supply and water supply system of the invention has the characteristics of diversified working mode, strong adaptability, good reliability, convenient maintenance and low operation cost.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池测试台供气供水系统
本专利技术属于燃料电池测试
，涉及一种燃料电池测试台供气供水系统。
技术介绍
燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，它可以直接将贮存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。在环境与能源备受人们关注的今天，燃料电池日益受到各国政府和科技人员的重视。近年来在突破多项关键技术的基础上燃料电池已逐步得到广泛应用。氢是燃料电池的最佳燃料，在未来的氢经济时代，燃料电池是将氢能转化为电能的最优能量转换装置。燃料电池连续工作时，必须不断地向电池内部送入燃料与氧化剂（如氢气、氧气或空气）；与此同时，它还要排出与生成量相等的反应产物，如氢氧燃料电池中所生成的水。目前燃料电池的能量转换效率仅达到40%～60%，为保证电池工作温度的恒定，还必须将废热排放出去。氢空燃料电池和氢氧燃料电池的供气气源、进气方式、排气方式以及工作条件不尽相同，并且测试燃料电池的供排气、供排水管路连接很多。因此，有必要设计一种多功能燃料电池测试台的供气供水系统来解决上述问题，以满足多样化电堆研制测试的工业应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有燃料电池测试台设计简单、功能单一的不足，提供一种多功能燃料电池测试台供气供水系统，满足多样化电堆研制测试的工业应用需求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种燃料电池测试台供气供水系统，包括相互并联的压缩空气支路和氧气源支路、由氢气管路组成的反应气供应支路、氮气管路、增湿支路、电堆冷却水循环支路、补水支路以及尾气排放支路；所述的压缩空气支路包括依次连接在压缩空气管道上的截止阀和过滤器；所述的氧气源支路包括依次连接在氧气管道上的截止阀以及作为空气/氧气支路的公共管道的减压阀以及电磁阀和压力传感器；所述的氢气管路包括依次连接在氢气管道上的截止阀、减压阀、电磁阀和压力传感器；所述的氮气管路包括依次连接在氮气管道上的截止阀和减压阀；所述的减压阀引出两个支路，分别通过单向阀和电磁阀连接至压力传感器；所述的增湿支路包括通过电磁阀连接压力传感器的两个增湿罐和增湿罐内部配置的温度传感器；所述的增湿罐后部管道通过加热带分别与电堆氧气入口和电堆氢气入口连接；所述的电堆冷却水循环支路包括纯水箱以及依次连接在纯水箱和电堆冷却水进口之间的流量传感器、温度传感器和压力传感器，还包括依次连接在电堆冷却水出口和纯水箱之间的板式换热器、压力传感器、温度传感器；所述板式换热器的介质入口和介质出口同时连接外部冷却水；所述的补水支路包括连接去离子水箱的补水泵和由补水泵引出的三个支路，一个支路通过电磁阀连接增湿罐，一个支路通过电磁阀连接纯水箱，一个支路通过电磁阀连接增湿罐；所述的尾气排放支路包括通过压力传感器和电磁阀连接电堆的氧气尾排管道和通过压力传感器和电磁阀连接电堆的氢气尾排管道。所述的一种燃料电池测试台供气供水系统，还包括质量流量控制器支路；所述的质量流量控制器支路包括与电磁阀并联的质量流量控制器。这样测试台反应气（压缩空气或氧气、氢气）的供给有两种方式：一种通过设定质量流量控制器来调节流量供气；一种通过控制电磁阀常开供气。所述的一种燃料电池测试台供气供水系统，其过滤器连接在截止阀和减压阀之间。所述的一种燃料电池测试台供气供水系统，其外部冷却水通过流量调节阀与板式换热器的介质入口连接；电堆冷却水出口与板式换热器热侧入口连接，板式换热器冷侧出口依次连接压力传感器和温度传感器之后连接纯水箱。所述的一种燃料电池测试台供气供水系统，其压力传感器通过电磁阀与加热带连接。这样测试台反应气（压缩空气或氧气、氢气）进电堆有两种方式：一种不增湿直接进气，一种通过增湿罐增湿后进气，反应气的湿度可以通过控制增湿罐的水温和加热带的温度来调节。所述的一种燃料电池测试台供气供水系统，其压力传感器通过背压阀与氧气尾排管道和氢气尾排管道连接。这样测试台尾气排放有两种方式：一种通过间歇式开关尾排电磁阀排放尾气，一种通过调节背压阀排放尾气。所述的一种燃料电池测试台供气供水系统，其加热带依次通过温度传感器和压力传感器与电堆氧气入口和电堆氢气入口连接。所述的一种燃料电池测试台供气供水系统，其纯水箱的后部管道设置有变频水泵。测试台电堆冷却水的流量可以通过控制变频水泵的转速来调节所述的一种燃料电池测试台供气供水系统，其纯水箱和增湿罐内设置有高低液位计和补水泵。通过内部高低液位计、补水泵和对应电磁阀可以完成自动补水。本专利技术应用于燃料电池电堆的测试，主要有以下特点：1，通过气源的切换，测试台既可以用于氢空燃料电池电堆的测试，也可用于氢氧燃料电池电堆的测试；2，测试台反应气（压缩空气或氧气、氢气）的供给有两种方式：一种通过设定质量流量控制器来调节流量供气；一种通过控制电磁阀常开供气；3，测试台反应气（压缩空气或氧气、氢气）有两种进气方式：一种不增湿直接进气，一种通过增湿罐增湿后进气，反应气湿度可以通过控制增湿罐的水温和加热带的温度来调节；4，测试台尾气排放有两种方式：一种通过间歇式开关尾排电磁阀排放尾气，一种通过调节背压阀排放尾气；5，测试台电堆冷却水的进口温度可以通过控制纯水箱温度和外部冷却水流量来调节；6，测试台电堆冷却水的流量可以通过控制变频水泵的转速来调节；7，测试台增湿罐、纯水箱通过内部高低液位计、补水泵和对应电磁阀可以完成自动补水。附图说明图1是本专利技术供气供水管路电堆前侧部分的结构示意图；图2是本专利技术供气供水管路电堆后侧部分的结构示意图；图3是本专利技术供气供水管路完整结构示意图。各附图标记为：1/3/7/13—截止阀，2—过滤器，4/8/14—减压阀，5/16—质量流量控制器，6/10/12/15/18/20/25/28/29/35/47/48/49—电磁阀，9/11—单向阀，17/23/24/27/33/34/41/44—压力传感器，19/30—增湿罐，21/31—加热带，22/32/40/45—温度传感器，26/36—背压阀，37—纯水箱，38—变频水泵，39—流量传感器，42—板式换热器，43—流量调节阀，46—补水泵。具体实施方式为进一步阐述本
技术实现思路
、特点和有益效果，将通过下面的实施例对本专利技术予以进一步说明，具体请参照图1、图2和图3所示，但并不因此而限制本专利技术。本专利技术的测试台供气供水系统，包括相互并联的压缩空气支路和氧气源支路、由氢气管路组成的反应气供应支路、氮气管路、增湿支路、电堆冷却水循环支路、补水支路以及尾气排放支路等。一，压缩空气与氧气源支路切换测试氢空燃料电池电堆时，需打开截止阀1，关闭截止阀3；测试氢氧燃料电池电堆时，需打开截止阀3，关闭截止阀1。通过调节减压阀4，使入口反应气（压缩空气或氧气）压力满足电堆使用条件。二，反应气供应支路切换当需要定流量供应反应气时，关闭电磁阀6和电磁阀15，打开质量流量控制器5和质量流量控制器16，设定其流量值，保持电堆反应气入口定流量供应；当需要定压力供应反应气时，关闭质量流量控制器5和质量流量控制器16，打开电磁阀6和电磁阀15，并保持常开。三，增湿支路切换当反应气需要增湿时，关闭电磁阀20和电磁阀29，打开电磁阀18和电磁阀28，反应气通过增湿罐19和增湿罐30增湿，控制增湿罐的水温，调节后部管道上的加热带21和加热带31温度，就可以保证反应气以设定的湿度进入电堆；当反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池测试台供气供水系统，其特征在于：包括相互并联的压缩空气支路和氧气源支路、由氢气管路组成的反应气供应支路、氮气管路、增湿支路、电堆冷却水循环支路、补水支路以及尾气排放支路；所述的压缩空气支路包括依次连接在压缩空气管道上的截止阀（1）和过滤器（2）；所述的氧气源支路包括依次连接在氧气管道上的截止阀（3）以及作为空气/氧气支路的公共管道的减压阀（4）以及电磁阀（6）和压力传感器（17）；所述的氢气管路包括依次连接在氢气管道上的截止阀（13）、减压阀（14）、电磁阀（15）和压力传感器（27）；所述的氮气管路包括依次连接在氮气管道上的截止阀（7）和减压阀（8）；所述的减压阀（8）引出两个支路，一路通过单向阀（9）和电磁阀（10）连接至压力传感器（17）；一路通过单向阀（11）和电磁阀（12）连接至压力传感器（27）；所述的增湿支路包括通过电磁阀（18）连接压力传感器（17）的增湿罐（19）和增湿罐（19）内部配置的温度传感器，以及通过电磁阀（28）连接压力传感器（27）的增湿罐（30）和增湿罐（19）内部配置的温度传感器；所述的增湿罐（19）后部管道通过加热带（21）与电堆氧气入口连接，所述的增湿罐（30）后部管道通过加热带（31）与电堆氢气入口连接；所述的电堆冷却水循环支路包括纯水箱（37）以及依次连接在纯水箱（37）和电堆冷却水进口之间的流量传感器（39）、温度传感器（40）和压力传感器（41），还包括依次连接在电堆冷却水出口和纯水箱（37）之间的板式换热器（42）、压力传感器（41）、温度传感器（40）；所述板式换热器（42）的介质入口和介质出口同时连接外部冷却水；所述的补水支路包括连接去离子水箱的补水泵（46）和由补水泵（46）引出的三个支路，一个支路通过电磁阀（47）连接增湿罐（19），一个支路通过电磁阀（48）连接纯水箱（37），一个支路通过电磁阀（49）连接增湿罐（30）；所述的尾气排放支路包括通过压力传感器（24）和电磁阀（25）连接电堆的氧气尾排管道和通过压力传感器（34）和电磁阀（35）连接电堆的氢气尾排管道。...

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池测试台供气供水系统，其特征在于：包括相互并联的压缩空气支路和氧气源支路、由氢气管路组成的反应气供应支路、氮气管路、增湿支路、电堆冷却水循环支路、补水支路以及尾气排放支路；所述的压缩空气支路包括依次连接在压缩空气管道上的截止阀（1）和过滤器（2）；所述的氧气源支路包括依次连接在氧气管道上的截止阀（3）以及作为空气/氧气支路的公共管道的减压阀（4）以及电磁阀（6）和压力传感器（17）；所述的氢气管路包括依次连接在氢气管道上的截止阀（13）、减压阀（14）、电磁阀（15）和压力传感器（27）；所述的氮气管路包括依次连接在氮气管道上的截止阀（7）和减压阀（8）；所述的减压阀（8）引出两个支路，一路通过单向阀（9）和电磁阀（10）连接至压力传感器（17）；一路通过单向阀（11）和电磁阀（12）连接至压力传感器（27）；所述的增湿支路包括通过电磁阀（18）连接压力传感器（17）的增湿罐（19）和增湿罐（19）内部配置的温度传感器，以及通过电磁阀（28）连接压力传感器（27）的增湿罐（30）和增湿罐（19）内部配置的温度传感器；所述的增湿罐（19）后部管道通过加热带（21）与电堆氧气入口连接，所述的增湿罐（30）后部管道通过加热带（31）与电堆氢气入口连接；所述的电堆冷却水循环支路包括纯水箱（37）以及依次连接在纯水箱（37）和电堆冷却水进口之间的流量传感器（39）、温度传感器（40）和压力传感器（41），还包括依次连接在电堆冷却水出口和纯水箱（37）之间的板式换热器（42）、压力传感器（41）、温度传感器（40）；所述板式换热器（42）的介质入口和介质出口同时连接外部冷却水；所述的补水支路包括连接去离子水箱的补水泵（46）和由补水泵（46）引出的三个支路，一个支路通过电磁阀（47）连接增湿罐（19），一个支路通过电磁阀（48）连接纯水箱（37），一个支路通过电磁阀（49）连接增湿罐（30）；所述的尾气排放支路包括通过压力传感器（24）和电磁阀（25）连接电堆的氧气...

【专利技术属性】
技术研发人员：张聪，詹明，周琰，胡旦，孙佳，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42