燃料电池电流密度分布采集系统及燃料电池测试系统技术方案

燃料电池电流密度分布采集系统及燃料电池测试系统，属于燃料电池领域，为了解决能够对燃料电池的电流密度分布采集的问题，包括PCB板、数据采集系统，PCB板位于燃料电池阳极的集流板与阳极的双极板间，PCB板上分隔若干电阻网格，电阻网格与燃料电池阳极的双极板的板面接触，并通过PCB板上电阻网格将双极板活性面积区域分隔为若干区域，且每个区域为相互绝缘的区域，并对每个区域铺设用于采集该绝缘区域流过电流信号的信号线，各区域引出的信号线分别连接数据采集系统，效果是对于采集数据能够更为准确反映电池内部的实际电流。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池电流密度分布采集系统及燃料电池测试系统
本专利技术属于燃料电池领域，涉及一种燃料电池电流密度分布采集系统。
技术介绍
燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的装置，通常具有集流板、双极板和EMA，具有清洁、高效、长寿命的优点。然而燃料电池内部流场结构、电池操作参数(气量、压力、温度)、内部的水热管理等参数的差异，通常会造成能量转化不均匀，对燃料电池的寿命、转换效率都有很大的影响。通过燃料电池电流密度分布的测量对影响燃料电池的参数进行评估，可以提高燃料电池的使用效率和寿命，因而，能够对燃料电池的电流密度分布进行有效和高效率采集显得尤为重要。
技术实现思路
为了解决能够对燃料电池的电流密度分布采集的问题，并进一步提高采集有效性和效率，本专利技术提出如下技术方案：一种燃料电池电流密度分布采集系统，包括PCB板、数据采集系统，PCB板位于燃料电池阳极的集流板与阳极的双极板间，PCB板上分隔若干电阻网格，电阻网格与燃料电池阳极的双极板的板面接触，并通过PCB板上电阻网格将双极板活性面积区域分隔为若干区域，且每个区域为相互绝缘的区域，并对每个区域铺设用于采集该绝缘区域流过电流信号的信号线，各区域引出的信号线分别连接数据采集系统。进一步的，高速采集系统通过数据通讯接口与上位机连接。进一步的，数据采集系统是多通道高速采集系统。进一步的，PCB板是埋置电阻的全印刷电路板。进一步的，数据采集系统主要由信号调理电路、AD转换电路、FPGA逻辑控制电路、USB电路、Ethernet数据接口组成，FPGA逻辑控制电路与信号调理电路、AD转换电路、USB电路、Ethernet数据接口连接。进一步的，PCB板其上分隔若干电阻网格为均匀分隔的电阻网格。一种燃料电池测试系统，包括用于对燃料电池反应所需的氢气、空气进行温度控制、压力控制、湿度控制的控制系统，用于控制相应参数调整以影响燃料电池电流密度的控制系统，联动于所述的燃料电池电流密度分布采集系统，并由燃料电池电流密度分布采集系统对燃料电池电流密度分布采集。有益效果：本专利技术通过PCB板位于燃料电池阳极的集流板与阳极的双极板间，且电阻网格与燃料电池阳极的双极板的板面接触，PCB板其上分隔若干电阻网格，并通过其上电阻网格将双极板活性面积区域分隔为若干区域，且每个区域为相互绝缘的区域，并对每个区域铺设用于采集该绝缘区域流过电流信号的信号线，各区域引出的信号分别连接数据采集系统，从而将燃料电池内部流过电流信号进行多区域采集，区域分隔导致的不同区域的信号差别均能有效采集，对于采集数据能够更为准确反映电池内部的实际电流。附图说明图1是本专利技术的结构示意框图。图2是对燃料电池在不同工作电流下电流密度分布进行测试曲线图。具体实施方式图1示出了本专利技术提出的燃料电池电流密度分布采集系统，包括PCB板、数据采集系统，PCB板位于燃料电池阳极的集流板与阳极的双极板间，PCB板上分隔若干电阻网格，电阻网格与燃料电池阳极的双极板的板面接触，并通过PCB板上电阻网格将双极板活性面积区域分隔为若干区域，且每个区域为相互绝缘的区域，并对每个区域铺设用于采集该绝缘区域流过电流信号的信号线，各区域引出的信号线分别连接数据采集系统。该方案用于更为精确地测量电流密度分布，该方案的燃料电池电流分布密度的测量采用的是侵入式测量手段，对燃料电池内部的PCB板分隔的若干电阻网格进行区域细化分割，分割后每一部分是相互绝缘的，通过对细化分割后的每一部分流过电流进行检测，得到燃料电池的电流密度分布实时数据。在一种方案中，为了能够将采集数据传输，本实施例的高速采集系统通过数据通讯接口与上位机连接。在一种优选方案中，为了进一步提高数据采集效率，数据采集系统是多通道高速采集系统。在一种方案中，PCB板是埋置电阻的全印刷电路板在一种方案中，数据采集系统主要由信号调理电路、AD转换电路、FPGA逻辑控制电路、USB电路、Ethernet数据接口组成，FPGA逻辑控制电路与信号调理电路、AD转换电路、USB电路、Ethernet数据接口连接，能够在硬件层实现数据的快速输出。在一种方案中，PCB板其上分隔若干电阻网格为均匀分隔的电阻网格。从而能够对于电流信号得到更为均衡和有效的采集。在一种方案中，本实施例提出一种燃料电池测试系统，包括用于对燃料电池反应所需的氢气、空气进行温度控制、压力控制、湿度控制的控制系统，用于控制相应参数调整以影响燃料电池电流密度的控制系统，联动于所述的燃料电池电流密度分布采集系统，并由燃料电池电流密度分布采集系统对燃料电池电流密度分布采集。在一种方案中，由燃料电池电流密度分布采集系统、燃料电池、高速数据采集系统、计算机及电流密度分布系统软件构成了电流密度分布采集和处理系统，对于分布采集系统得到的数据，通过传输接口将采集数据传输至数据处理软件，软件具有二维、三维可视化实时数据显示、数据保存、数据查询、多曲线对比、数据导出、数据统计等功能，通过这些功能进行燃料电池的特性进行分析。利用大量同类型燃料电池电流密度分布数据，构建同类型燃料电池标准的电流密度分布标准数据，为燃料电池性能的判定提供重要的依据。由上述，在一个更为具体的实施例中，对于上述方案进一步说明，本实施例通过在电阻网格的PCB板上预置电阻和电阻网格，对燃料电池内部进行分割。采用基于FPGA的高速采集系统对分割后每路电流流过信号进行同步高速采集，200通道采集速度可以达到50ms,精度可以到达±2ma。通过通讯方式将高速采集的数据上传至电脑，计算机分析软件具有二维、三维可视化实时数据显示、数据保存、数据查询、多曲线对比、数据导出、数据统计等功能，通过这些功能进行燃料电池的特性进行分析。利用大量同类型燃料电池电流密度分布数据构建同类型燃料电池标准。本实施例将研制的测试燃料电池电流密度分布电流的PCB嵌入在燃料电池阳极的集流板和双极板之间，燃料电池的活性面积为50cm2。使用上述燃料电池测试系统可以对燃料电池反应所需的氢气、空气的进堆温度、压力、湿度进行控制，测试不同条件下的密度分布。在一个示例性的实验中，燃料电池氢气和空气的进堆温度分别控制在65℃，湿度100％，对不同气量下进行对应的压力控制，燃料电池在恒流方式下工作，对燃料电池在不同工作电流下电流密度分布进行测试，测试结果如图2所示。由上述说明，可知本实施例通过基于电阻网格设计的PCB，将燃料电池的内部分割为相互绝缘的各个部分，通过基于FPGA设计高速采集系统，可以同时将各个部分的电流数据进行采集。基于PCB的燃料电池电流密度分布测试系统可以精准测试燃料电池内部电流分布情况，从而能够对燃料电池的几何结构参数、安装力矩、气体温度、压力等参数进行评估，分析出燃料电池问题所在。以上所述，仅为本专利技术创造较佳的具体实施方式，但本专利技术创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术创造披露的技术范围内，根据本专利技术创造的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术创造的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池电流密度分布采集系统，其特征在于，包括PCB板、数据采集系统，PCB板位于燃料电池阳极的集流板与阳极的双极板间，PCB板上分隔若干电阻网格，电阻网格与燃料电池阳极的双极板的板面接触，并通过PCB板上电阻网格将双极板活性面积区域分隔为若干区域，且每个区域为相互绝缘的区域，并对每个区域铺设用于采集该绝缘区域流过电流信号的信号线，各区域引出的信号线分别连接数据采集系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电流密度分布采集系统，其特征在于，包括PCB板、数据采集系统，PCB板位于燃料电池阳极的集流板与阳极的双极板间，PCB板上分隔若干电阻网格，电阻网格与燃料电池阳极的双极板的板面接触，并通过PCB板上电阻网格将双极板活性面积区域分隔为若干区域，且每个区域为相互绝缘的区域，并对每个区域铺设用于采集该绝缘区域流过电流信号的信号线，各区域引出的信号线分别连接数据采集系统。


2.如权利要求1所述的燃料电池电流密度分布采集系统，其特征在于，高速采集系统通过数据通讯接口与上位机连接。


3.如权利要求1所述的燃料电池电流密度分布采集系统，其特征在于，数据采集系统是多通道高速采集系统。


4.如权利要求1所述的燃料电池电流密度分布采集系统，其特征在于，PCB板是埋置电阻的全印刷...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，汤庆，李宁，李连超，
申请(专利权)人：大连锐格新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21