本发明专利技术公开了一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统，包括：氢气支路、空气支路、氮气支路、质子交换膜燃料电池模块、数据采集及处理模块、以及废热回收模块，其中，所述质子交换膜燃料电池模块内包含质子交换膜燃料电池堆，所述废热回收模块包括水箱、离心泵、以及与所述质子交换膜燃料电池堆连接的循环水路。本发明专利技术还公开了上述测试系统的工作方法。本发明专利技术在实现全面高效测试质子交换膜燃料电池动态性能的基础上，针对质子交换膜燃料电池在反应时会产生废热而设计的废热回收模块，实现了水冷循环，带有废热的循环水能够用作气体加湿，充分利用了废热产生的热能，不仅提高了效率，还减少了能量损耗，节能环保。
A Fuel Cell Testing System with Waste Heat Recovery Device and Its Working Method
【技术实现步骤摘要】
一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统及工作方法
本专利技术属于燃料电池测试领域，具体涉及一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统及工作方法。
技术介绍
燃料电池是将燃料的化学能直接转化成电能的装置，只发生电化学反应，没有燃烧过程因而不受卡诺循环的限制，具有极高的能量转换效率。燃料电池可以是理想的全固态机械结构，即没有可移动的部件，这样的系统具有高可靠性和长寿命。并且燃料电池以氢气和氧气为燃料时生成水，没有污染且可以循环利用，对环境比较友好。燃料电池由于具有效率高、无污染、寿命长和高可靠性等优点，可作为汽车内燃机的替代产品，也可应用于小型集中供电或分散式供电系统中，是绿色环保能源，极具发展潜力和应用前景。质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种，其可在低温工作，并且具有较高的功率密度，所以在应用上很受欢迎。现有的对燃料电池性能测试的测试系统中没有进行水冷循环，没有对燃料电池产生的废热进行利用，既影响燃料电池的效率又不利于节能。因此，对燃料电池性能测试还需要进一步研究，在对燃料电池的流量、温度、湿度等多参数进行有效控制的同时，还对燃料电池产生的废热进行回收利用，则需要提出更为可行的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统及工作方法，以实现全面高效测试质子交换膜燃料电池动态性能的同时，还能对质子交换膜燃料电池工作时所产生的废热进行回收利用。为此，本专利技术提供了一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统，包括：氢气支路、空气支路、氮气支路、质子交换膜燃料电池模块、数据采集及处理模块、以及废热回收模块；其中，所述质子交换膜燃料电池模块内包含质子交换膜燃料电池堆、温度传感器、湿度传感器、以及压力传感器；所述氢气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阳极，包括依次设置的氢气瓶、过滤器一、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、以及流量传感器一，其中，所述流量控制阀一与温度传感器一之间并联有加湿气路一，所述加湿气路一中设有喷淋装置一和截止阀一；所述空气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阴极，包括依次设置的空压机、减压阀、过滤器二、流量控制阀二、温度传感器二、湿度传感器二、压力传感器二、以及流量传感器二，其中，所述流量控制阀二与温度传感器二之间并联有加湿气路二，所述加湿气路二中设有喷淋装置二和截止阀二；所述氮气支路包括依次设置的氮气瓶、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、以及流量传感器一，其中，所述氮气瓶与所述氢气支路的氢气瓶并联连接在所述流量控制阀一上；所述废热回收模块包括水箱、离心泵、以及与所述质子交换膜燃料电池堆连接的循环水路，其中，所述水箱、离心泵设置在所述循环水路中，所述循环水路与所述喷淋装置一以及喷淋装置二均连通，所述循环水路与喷淋装置一的连接水路中设有截止阀三，所述循环水路与喷淋装置二的连接水路中设有截止阀四；所述数据采集及处理模块分别连接所述质子交换膜燃料电池模块、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、流量传感器一、喷淋装置一、截止阀一、减压阀、流量控制阀二、温度传感器二、湿度传感器二、压力传感器二、流量传感器二、喷淋装置二、截止阀二、截止阀三、以及截止阀四。进一步地，所述氮气瓶与氢气瓶通过三通阀一并联连接，所述流量控制阀一与温度传感器一之间设有三通阀二，通过所述三通阀二实现并联加湿气路一，所述流量控制阀二与温度传感器二之间设有三通阀三，通过所述三通阀三实现并联加湿气路二。进一步地，所述循环水路与喷淋装置一的连接水路中还设有加热器一，所述循环水路与喷淋装置二的连接水路中还设有加热器二，所述加热器一和加热器二均与所述数据采集及处理模块连接。进一步地，所述循环水路包括循环水路支路一和循环水路支路二，所述循环水路支路一连接水箱的出水端、离心泵、以及质子交换膜燃料电池堆，所述循环水路支路二连接质子交换膜燃料电池堆和水箱的进水端，所述喷淋装置一、喷淋装置二均连接在循环水路支路二上。优选地，所述循环水路包括循环水路支路一和循环水路支路二，所述循环水路支路一连接水箱的出水端、离心泵、以及质子交换膜燃料电池堆，所述循环水路支路二连接质子交换膜燃料电池堆和水箱的进水端，所述喷淋装置一和喷淋装置二中的一个连接在循环水路支路一上，另一个连接在循环水路支路二上。进一步地，所述喷淋装置二与循环水路支路二连接，所述喷淋装置一与循环水路支路一连接。进一步地，所述喷淋装置二通过三通阀四连接在循环水路支路二上，所述喷淋装置一通过三通阀五连接在循环水路支路一上。本专利技术还提供了前述一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统的工作方法：在对燃料电池性能测试过程中，所述离心泵从水箱中抽水，水流经质子交换膜燃料电池堆，带走质子交换膜燃料电池堆反应时所产生的大量废热，带有废热的水能够用作气体加湿。本专利技术的有益效果在于：本专利技术在实现全面高效测试质子交换膜燃料电池动态性能的基础上，针对质子交换膜燃料电池在反应时会产生废热而设计的废热回收模块，实现了水冷循环，带有废热的循环水能够用作气体加湿，充分利用了废热产生的热能，不仅提高了效率，还减少了能量损耗，节能环保。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为根据本专利技术实施例1的带有废热回收装置的燃料电池测试系统的总体方案流程图；图2为根据本专利技术实施例2的带有废热回收装置的燃料电池测试系统的总体方案流程图。附图标记说明1、氢气瓶；2、过滤器一；3、流量控制阀一；4、温度传感器一；5、湿度传感器一；6、压力传感器一；7、流量传感器一；8、喷淋装置一；9、截止阀一；10、空压机；11、减压阀；12、过滤器二；13、流量控制阀二；14、温度传感器二；15、湿度传感器二；16、压力传感器二；17、流量传感器二；18、喷淋装置二；19、截止阀二；20、氮气瓶；21、截止阀三；22、截止阀四；23、三通阀一；24、三通阀二；25、三通阀三；26、加热器一；27、加热器二；28、三通阀四；29、三通阀五；100、质子交换膜燃料电池模块；200、数据采集及处理模块；300、废热回收模块；310、水箱；320、离心泵；330、循环水路；331、循环水路支路一；332、循环水路支路二；340、水槽；350、散热风扇。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1所示，本专利技术的一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统，主要包括氢气支路、空气支路、氮气支路、质子交换膜燃料电池模块100、数据采集及处理模块200、以及废热回收模块300。所述质子交换膜燃料电池模块100内包含质子交换膜燃料电池堆、温度传感器、湿度传感器、以及压力传感器。所述氢气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阳极，所述氢气支路包括依次设置的氢气瓶1、过滤器一2、流量控制阀一3、温度传感器一4、湿度传感器一5、压力传感器一6、以及流量传感器一7，其中，所述流量控制阀一3与温度传感器一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统，其特征在于，包括：氢气支路、空气支路、氮气支路、质子交换膜燃料电池模块、数据采集及处理模块、以及废热回收模块；其中，所述质子交换膜燃料电池模块内包含质子交换膜燃料电池堆、温度传感器、湿度传感器、以及压力传感器；所述氢气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阳极，包括依次设置的氢气瓶、过滤器一、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、以及流量传感器一，其中，所述流量控制阀一与温度传感器一之间并联有加湿气路一，所述加湿气路一中设有喷淋装置一和截止阀一；所述空气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阴极，包括依次设置的空压机、减压阀、过滤器二、流量控制阀二、温度传感器二、湿度传感器二、压力传感器二、以及流量传感器二，其中，所述流量控制阀二与温度传感器二之间并联有加湿气路二，所述加湿气路二中设有喷淋装置二和截止阀二；所述氮气支路包括依次设置的氮气瓶、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、以及流量传感器一，其中，所述氮气瓶与所述氢气支路的氢气瓶并联连接在所述流量控制阀一上；所述废热回收模块包括水箱、离心泵、以及与所述质子交换膜燃料电池堆连接的循环水路，其中，所述水箱、离心泵设置在所述循环水路中，所述循环水路与所述喷淋装置一以及喷淋装置二均连通，所述循环水路与喷淋装置一的连接水路中设有截止阀三，所述循环水路与喷淋装置二的连接水路中设有截止阀四；所述数据采集及处理模块分别连接所述质子交换膜燃料电池模块、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、流量传感器一、喷淋装置一、截止阀一、减压阀、流量控制阀二、温度传感器二、湿度传感器二、压力传感器二、流量传感器二、喷淋装置二、截止阀二、截止阀三、以及截止阀四。...
【技术特征摘要】
1.一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统，其特征在于，包括：氢气支路、空气支路、氮气支路、质子交换膜燃料电池模块、数据采集及处理模块、以及废热回收模块；其中，所述质子交换膜燃料电池模块内包含质子交换膜燃料电池堆、温度传感器、湿度传感器、以及压力传感器；所述氢气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阳极，包括依次设置的氢气瓶、过滤器一、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、以及流量传感器一，其中，所述流量控制阀一与温度传感器一之间并联有加湿气路一，所述加湿气路一中设有喷淋装置一和截止阀一；所述空气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阴极，包括依次设置的空压机、减压阀、过滤器二、流量控制阀二、温度传感器二、湿度传感器二、压力传感器二、以及流量传感器二，其中，所述流量控制阀二与温度传感器二之间并联有加湿气路二，所述加湿气路二中设有喷淋装置二和截止阀二；所述氮气支路包括依次设置的氮气瓶、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、以及流量传感器一，其中，所述氮气瓶与所述氢气支路的氢气瓶并联连接在所述流量控制阀一上；所述废热回收模块包括水箱、离心泵、以及与所述质子交换膜燃料电池堆连接的循环水路，其中，所述水箱、离心泵设置在所述循环水路中，所述循环水路与所述喷淋装置一以及喷淋装置二均连通，所述循环水路与喷淋装置一的连接水路中设有截止阀三，所述循环水路与喷淋装置二的连接水路中设有截止阀四；所述数据采集及处理模块分别连接所述质子交换膜燃料电池模块、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、流量传感器一、喷淋装置一、截止阀一、减压阀、流量控制阀二、温度传感器二、湿度传感器二、压力传感器二、流量传感器二、喷淋装置二、截止阀二、截止阀三、以及截止阀四。2.根据权利要求1所述的带有废热回收装置的燃料电池测试系统，其特征在于，所述氮气瓶与氢气瓶通过三通阀一并联连接，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚圣卓，贾坤晗，刘永峰，裴普成，陈红兵，秦建军，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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