本实用新型专利技术属于燃料电池检测技术领域，公开了一种燃料电池电堆耐久性加速测试装置，所述燃料电池电堆耐久性加速测试装置设置有高压氢气源；所述高压氢气源与燃料电池电堆之间的管路依次连接有第二三通阀门、第二减压阀、第二压力传感器、第二过滤器、多喷嘴氢喷射器、第二流量传感器、第二旁通阀门、第二加湿器、第二温度传感器和第二湿度传感器，所述燃料电池电堆通过氢气回收系统与第二三通阀门连通。本实用新型专利技术实现了加速老化工况下反应气体供给和电堆工作温度快速调节的功能，使本实用新型专利技术提出的燃料电池电堆耐久性加速测试系统能够用于加速老化测试，获得准确的测试结果。获得准确的测试结果。获得准确的测试结果。
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆耐久性加速测试装置
[0001]本技术属于燃料电池检测
，尤其涉及一种燃料电池电堆耐久性加速测试装置。
技术介绍
[0002]目前，燃料电池具有无污染、能量转换效率高、启动速度快、工作过程中振动小、工作温度相较于内燃机低等优点。但是燃料电池同样有着限制其商业化应用的难点，最关键的问题之一是燃料电池的寿命，也就是耐久性。通过对燃料电池电堆的各种耐久性测试能够很好的了解燃料电池电堆的寿命和耐久性衰减的机理，为增加燃料电池电堆的寿命做出贡献。燃料电池电堆的耐久性测试极其耗费时间，通常来说需要几千小时的测量，也耗费人力物力，这就为燃料电池电堆的耐久性测试带来了很大的限制。
[0003]燃料电池电堆耐久性测试中负载工况存在两种情况：稳态和动态。燃料电池电堆在动态负载工况下长期运行会出现各种衰减，模拟车辆真实运行工况的动态负载的耐久性测试更能反映实际情况。不同的动态工况会造成不同的衰减速度，如果在改变动态工况的情况下使衰减速度更快且最终在更短的时间内达到同样的衰减效果，这对于耐久性研究无疑具有重大意义。现有专利CN111082093A给出了一种氢燃料电池耐久性测试系统及工作方法，能够对燃料电池耐久性进行测试，但是耐久性加速测试的负载变化频率快、变化幅度大，电堆工作条件也可能会随着快速变化，如气体流量、工作温度、工作压力等，所以需要对测试系统进行改进。现有技术中并没有提到耐久性加速测试这一方面，为了缩短耐久性测试的时间，需要设计一种燃料电池电堆耐久性加速测试系统及其工作方法。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005](1)燃料电池电堆的耐久性测试极其耗费时间，通常来说需要几千小时的测量，也耗费人力物力，为燃料电池电堆的耐久性测试带来了很大的限制。现有燃料电池电堆测试系统及装置用于电堆加速测试时，反应气体供给存在延迟、不及时的问题，电堆温度需要大幅变化时温度控制调节所需时间长，这些问题的存在导致电堆耐久性加速测试结果不准确。
[0006](2)现有电堆测试系统主要是针对稳态性能测试，用于恒流电堆耐久性测试时，反应气体流量、工作温度、工作压力、进气湿度等工作参数稳定，能够很好地控制，用于动态工况耐久性测试时，上述工作参数会出现瞬态变化，影响电堆性能，进而影响电堆耐久性测试结果，在电堆耐久性加速工况测试情况下，现有测试系统不能满足测试对工作参数快速响应的要求，耐久性测试结果不能完全反映加速工况对电堆耐久性的影响，特别是，现有测试系统及方法不能实现加速工况测试时对电堆温度快速升高或降低的功能，无法考虑电堆工作温度快速变化对耐久性的影响，而该功能是未来电堆耐久性加速测试研究需要具备的。
[0007]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0008]根据燃料电池电堆加速测试对反应气体控制及温度快速调节的需求，设计了电堆耐久性加速测试装置，为电堆耐久性加速测试提供了解决方案，消除反应气体供给延迟及
温度调节缓慢对电堆耐久性测试结果不准确的影响。
技术实现思路
[0009]针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种燃料电池电堆耐久性加速测试装置。
[0010]本技术是这样实现的，一种燃料电池电堆耐久性加速测试装置，设置有与燃料电池电堆通过管路连通的高压空气源、氮气源和高压氢气源，以及电子负载和电化学工作站；
[0011]所述高压空气源与燃料电池电堆之间的管路依次连接有第一三通阀门、第一减压阀、第一压力传感器、第一过滤器、空气流量控制器、第一流量传感器、第一旁通阀门、第一加湿器、第一温度传感器和第一湿度传感器；
[0012]所述高压氢气源与燃料电池电堆之间的管路依次连接有第二三通阀门、第二减压阀、第二压力传感器、第二过滤器、多喷嘴氢喷射器、第二流量传感器、第二旁通阀门、第二加湿器、第二温度传感器和第二湿度传感器，所述燃料电池电堆通过氢气回收系统与第二三通阀门连通；
[0013]所述第一三通阀门与第二三通阀门之间通过管路连接，所述氮气源通过连接管路与第一三通阀门和第二三通阀门连接
[0014]所述燃料电池电堆通过管路与第一散热器和第二散热器连接，所述第一散热器的输出端依次通过第一冷却剂储存箱、第一阀门、加热器、第三温度传感器、电控循环水泵与燃料电池电堆连接，所述第二散热器的输出端依次通过第二冷却剂储存箱、第二阀门、第一阀门、加热器、第三温度传感器、电控循环水泵与燃料电池电堆连接。
[0015]进一步，所述第一旁通阀门与第一温度传感器之间连通有第一旁通管道，所述第二旁通阀门与第二温度传感器之间连通有第二旁通管道，所述第二阀门和加热器之间连通有第三旁通管道。
[0016]进一步，所述第一散热器和第二散热器分别连接有第一电子风扇和第二电子风扇。
[0017]进一步，所述高压空气源、氮气源和高压氢气源分别通过管路连接有第一手动安全阀门、第二手动安全阀门和第三手动安全阀门。
[0018]进一步，还设置有数据采集及控制系统，所述数据采集及控制系统通过连接线路与各个检测器组和电子负载、电化学工作站、报警装置连接，报警装置与燃料电池电堆连接。
[0019]结合上述的所有技术方案，本技术所具备的优点及积极效果为：
[0020](1)现有燃料电池测试系统供气装置一般采用调压阀直接供给，并没有采用喷射器，不同于传统的调压阀的机械开度调节，喷射器是基于时间控制原理的元件，通过改变电磁阀开启的正时、占空比、频率、数量等，能够根据意愿对氢气的进气量进行调节，并具有优良的响应特性。
[0021](2)在喷射器的基础上选择了多喷嘴喷射器，在阳极流量需求较少时，仅打开一个阀并给定较小的占空比，流量增大占空比也逐渐增大直至全开，若需求更大的流量，则依次开启多个阀。加速老化测试时进气量相比于一般的老化测试进气量要更大，多喷嘴氢喷射
器不仅解决了阳极气体动态跟随性的问题，也解决了在流量变化幅度大时气体供应的问题，使动态响应变得更为迅速和精准。
[0022](3)由于阴极侧的流量要比阳极侧大很多，喷射器在这里并不适用，所以在阴极侧采用了其它办法，如阴极反应气体过量系数不低于2.5，这样就使实际供应的气体要比理论消耗的气体多很多，一定程度上缓解了气体响应滞后的问题，避免测试系统供应反应气体不足影响电堆耐久性测试结果。若需要考察反应气体供给对电堆耐久性的影响，调节阴极的过量系数即可。
[0023](4)阴极侧空气流量控制器采用前馈调节的方法，当电流密度从低变高时，此时通过PID控制器进行前馈调节，提前10s输出流量的值，由于电堆运行工况是已知的，通过前馈调节的方法很好的解决了阴极气体响应滞后导致缺气的问题。
[0024](5)采用高精度、高灵敏性的流量传感器监测反应气体流量，可以判断反应气体供给是否能够满足电堆加速测试的要求。
[0025](6)本技术在温度控制系统中添加了加热装置，使之具有冷却剂加热功能。当燃料电池堆刚开始启动时，依靠燃料电池堆自身工作发热达本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆耐久性加速测试装置，其特征在于，所述燃料电池电堆耐久性加速测试装置设置有与燃料电池电堆通过管路连通的高压空气源、氮气源和高压氢气源，以及电子负载和电化学工作站；所述高压氢气源与燃料电池电堆之间的管路依次连接有第二三通阀门、第二减压阀、第二压力传感器、第二过滤器、多喷嘴氢喷射器、第二流量传感器、第二旁通阀门、第二加湿器、第二温度传感器和第二湿度传感器，所述燃料电池电堆通过氢气回收系统与第二三通阀门连通。2.如权利要求1所述的燃料电池电堆耐久性加速测试装置，其特征在于，所述燃料电池电堆与高压空气源之间的管路依次连接有第一三通阀门、第一减压阀、第一压力传感器、第一过滤器、空气流量控制器、第一流量传感器、第一旁通阀门、第一加湿器、第一温度传感器和第一湿度传感器；所述第一三通阀门与第二三通阀门之间通过管路连接，所述氮气源通过连接管路与第一三通阀门和第二三通阀门连接。3.如权利要求2所述的燃料电池电堆耐久性加速测试装置，其特征在于，所述第一旁通阀门与第一温度传感器之间连通有第一旁通管道，所述第二旁通阀门与第二温度传感器之间连通有第二旁通管道。4....
【专利技术属性】
技术研发人员：罗马吉，赵岩，秦超超，陈奔，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：
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