一种用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法及装置。方法为设置主燃料电池、副燃料电池、氢气残余气体循环系统、氧气残余气体循环系统以及残余气体供电发热系统；根据氢气、氧气的供给比例，控制氢气残余气体循环系统、氧气残余气体循环系统、残余气体供电发热系统的气体循环。本发明专利技术将过量的氢气或氧气导入主燃料电池，重新参与反应；将过量的氢气和氧气导入副燃料电池反应，为蓄电池充电并用于加湿器中负离子水的加热，提高氢气和氧气的利用效率；并且根据目标湿度以及循环气体流量，调整供给气体中流经加湿器的湿润气体，以及绕过加湿器的干燥气体比例关系，实现气体湿度的快速准确调节。

【技术实现步骤摘要】
一种用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法及装置
本专利技术涉及氢氧燃料电池
，更具体地，涉及一种用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法及装置。
技术介绍
氢氧燃料电池是一种氢气和氧气在特定条件下发生电化学反应生成水和电能的连续能量转化装置，具有高效、清洁和安静的优点，是极具发展前景的汽车动力源，也是国内外高校和科研机构的研究热点。气体流量对氢氧燃料电池的性能有显著影响。在燃料电池性能研究过程中，需要进行不同气体流量下的性能对比实验。现有的氢氧燃料电池测试系统在氢气和氧气均过量或者单一气体过量的情况下，一般将残余气体直接排入外界环境，在造成气体浪费的同时也具有一定的安全隐患。部分现有的氢氧燃料电池测试系统增加了燃料电池残余气体循环装置，但是由于没有考虑到氢气和氧气反应比例，仍然无法使残余气体充分反应。气体湿度对氢氧燃料电池的性能也具有重要影响。在燃料电池性能研究过程中，需要进行不同气体湿度下的性能对比实验。现有的燃料电池测试系统一般使反应气体通过水蒸气进行加湿，无法实现快速而准确的湿度调节。此外，现有的具有残余气体循环装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法，设置主燃料电池和副燃料电池，其特征在于，/n设置氢气残余气体循环系统，将主燃料电池中未反应完全的氢气与正常供给的氢气混合并加湿后，重新导入主燃料电池进行反应；/n设置氧气残余气体循环系统，将主燃料电池中未反应完全的氧气与正常供给的氧气混合并加湿后，重新导入主燃料电池进行反应；/n设置残余气体供电发热系统将主燃料电池中未反应完全的氢气和氧气加湿后，导入副燃料电池进行反应，副燃料电池为气体加湿器中去离子水的加热提供电能；/n根据氢气、氧气的供给比例关系以及是否过量，控制氢气残余气体循环系统、氧气残余气体循环系统、残余气体供电发热系统的气体循环，同时调...

【技术特征摘要】
1.一种用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法，设置主燃料电池和副燃料电池，其特征在于，
设置氢气残余气体循环系统，将主燃料电池中未反应完全的氢气与正常供给的氢气混合并加湿后，重新导入主燃料电池进行反应；
设置氧气残余气体循环系统，将主燃料电池中未反应完全的氧气与正常供给的氧气混合并加湿后，重新导入主燃料电池进行反应；
设置残余气体供电发热系统将主燃料电池中未反应完全的氢气和氧气加湿后，导入副燃料电池进行反应，副燃料电池为气体加湿器中去离子水的加热提供电能；
根据氢气、氧气的供给比例关系以及是否过量，控制氢气残余气体循环系统、氧气残余气体循环系统、残余气体供电发热系统的气体循环，同时调节湿润气体以及干燥气体比例关系，快速定量调节供给主燃料电池的氢气、氧气湿度。


2.根据权利要求1所述的用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法，其特征在于，
所述氢气残余气体循环系统包括氢气正常供给主路和氢气残余气体旁路，所述氢气正常供给主路将氢气加湿、保温后输入至主燃料电池，主燃料电池输出端与氢气残余气体旁路连接，氢气残余气体旁路分两路分别与氢气正常供给主路中未经过加湿和经过加湿的气路连接；
所述氧气残余气体循环系统包括氧气正常供给主路和氧气残余气体旁路，所述氧气正常供给主路将氧气加湿、保温后输入至主燃料电池，主燃料电池输出端与氧气残余气体旁路连接，氧气残余气体旁路分两路分别与氧气正常供给主路中未经过加湿和经过加湿的气路连接；
所述残余气体发电供热系统包括氢气残余气体副主路、氢气残余气体副旁路、氧气残余气体副主路和氧气残余气体副旁路；所述氢气残余气体副主路将主燃料电池输出的残余氢气加湿、保温后输入至副燃料电池，副燃料电池输出端与氢气残余气体副旁路连接，氢气残余气体副旁路与氢气残余气体旁路连接；所述氧气残余气体副主路将主燃料电池输出的残余氧气加湿、保温后输入至副燃料电池，副燃料电池输出端与氧气残余气体副旁路连接，氧气残余气体副旁路与氧气残余气体旁路连接。


3.根据权利要求2所述的用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法，其特征在于，所述氢气正常供给主路包括依次连接的氢气供给流量计(3)、氢气加湿三通阀(4)、氢气加湿器(5)、氢气保温管(6)，氢气保温管(6)与主燃料电池(1)的输入端连接，氢气正常供给主路还包括与主燃料电池(1)输出端连接的氢气水气分离器(10)、残余氢气三通阀(11)；所述氢气残余气体旁路包括依次连接的氢气循环泵(9)、氢气循环流量计(8)、氢气循环止回阀(7)，所述氢气循环泵(9)与残余氢气三通阀(11)连接，所述氢气循环止回阀(7)与氢气加湿器(5)的输出端连接，同时与氢气加湿三通阀(4)连接；
所述氧气正常供给主路包括依次连接的氧气供给流量计(16)、氧气加湿三通阀(17)、氧气加湿器(18)、氧气保温管(19)，氧气保温管(19)与主燃料电池(1)的输入端连接，氧气正常供给主路还包括与主燃料电池(1)输出端连接的氧气水气分离器(23)、残余氧气三通阀(24)；所述氧气残余气体旁路包括依次连接的氧气循环泵(22)、氧气循环流量计(21)、氧气循环止回阀(20)，氧气循环泵(22)与残余氧气三通阀(24)连接，所述氧气循环止回阀(20)与氧气加湿器(18)的输出端连接，同时与氧气加湿三通阀(17)连接。


4.根据权利要求3所述的用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法，其特征在于，所述氢气残余气体副主路包括副氢气加湿器(12)、副氢气保温管(13)，副氢气加湿器(12)的输入端与残余氢气三通阀(11)连接，输出端与副氢气保温管(13)连接，副氢气保温管(13)另一端与副燃料电池(2)的输入端连接；所述氢气残余气体副旁路包括与副燃料电池(2)输出端连接的副氢气水气分离器(14)以及副氢气循环止回阀(15)，副氢气循环止回阀(15)的另一端与氢气循环泵(9)连接；所述氧气残余气体副主路包括副氧气加湿器(25)、副氧气保温管(26)，氧气加湿器(25)的输入端与残余氧气三通阀(24)连接，输出端与副氧气保温管(26)连接，副氧气保温管(26)的另一端与副燃料电池(2)的输入端连接；所述氧气残余气体副旁路包括与副燃料电池(2)输出端连接的副氧气水气分离器(27)以及副氧气循环止回阀(28)，副氧气循环止回阀(28)的另一端与氧气循环泵(22)连接。


5.根据权利要求4所述的用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法，其特征在于，在氢气、氧气正常供给时，根据系统设定的目标氢气湿度，通过调节氢气加湿三通阀(4)的开度，确定流经氢气加湿器(5)的湿润氢气流量、绕过氢气加湿器(5)的干燥氢气流量的比例关系，实现供给主燃料电池(1)的氢气湿度的调节；根据系统设定的目标氧气湿度，通过调节氧气加湿三通阀(17)的开度，确定流经氧气加湿器(18)的湿润氧气流量、绕过氧气加湿器(18)的干燥氧气流量的比例关系，实现供给主燃料电池(1)的氧气湿度的调节。


6.根据权利要求5所述的用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法，其特征在于，在氢气、氧气正常供给时，导入主燃料电池的氢气湿度计算公式：



其中，G为流经氢气加湿器(5)的湿润氢气流量占氢气总供给流量百分比，a为此工况下流经氢气加湿器(5)后的氢气湿度的百分比；
导入主燃料电池的氧气湿度计算公式：



其中，H为流经氧气加湿器(18)的湿润氧气流量占氧气总供给流量的百分比，b为流经氧气加湿器(18)后的氧气湿度百分比。


7.根据权利要求6所述的用于氢氧燃料电池测试的气体循环加湿方法，其特征在于，当氢气与氧气供给比例大于2:1，且氧气在主燃料电池(1)内完全反应时，
控制残余氢气三通阀(11)将氢气水气分离器(10)和氢气循环泵(9)之间的管路导通，同时将氢气水气分离器(10)与副氢气加湿器(12)之间的管路截止；
导入主燃料电池(1)的氢气湿度计算公式：



其中，J为氢气与氧气供给比例大于2:1时，流经氢气加湿器(5)的湿润氢气流量占氢气总供给流量的百分比，c为此工况流经氢气加湿器(5)后的氢气湿度的百分比；
根据系统设定的目标氢气湿度，以及当前循环再利用的干燥氢气流量，调节氢气加湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骞，陈标，刘助春，张丹，周美，
申请(专利权)人：湖南汽车工程职业学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43