一种用于增湿器性能测试的电堆模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种用于增湿器性能测试的电堆模拟装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有增湿器的测试无法模拟电堆内部真实环境导致增湿器性能测试不准确的问题。该电堆模拟装置包括电堆模拟器和冷却液控制设备。其中，电堆模拟器内部设有冷却液流道、空气流道和用于模拟质子交换膜还原电堆内部产生水的碳纸结构，表面设有与冷却液流道连接的冷却液进口、冷却液出口、与空气流道连接的空气进口、空气出口；所述空气进口经待测增湿器与外部空压机连接，冷却液进口与冷却液控制设备的输出端连接；冷却液控制设备输出设定流动速率、设定温度的冷却液。实现了充分模拟电堆内部真实环境的目的。环境的目的。环境的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于增湿器性能测试的电堆模拟装置


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种用于增湿器性能测试的电堆模拟装置。

技术介绍

[0002]燃料电池是将一种通过化学反应产生电能的装置。其能源转化率十分的高效（40%~60%），并且具有无污染、环境友好等特点，在转化过程中几乎没有产生氮氧化物和一氧化碳等有污染的气体，使得其被视作是一种很有发展前途的能源动力装置。
[0003]燃料电池在使用过程中，需要对进入电堆的空气进行增湿，以保证电堆在最佳湿度下工作，提升电堆性能，因此需要增湿器。增湿器是燃料电池发动机系统中的重要零部件，通常需要对其进行性能测试。
[0004]目前增湿器的测试方案分两种，一是将其装在燃料电池发动机系统中，运行整个燃料电池发动机系统对增湿器进行测试，此种方案能源消耗较大，经济性较差；二是单独对增湿器进行性能测试，但目前方案中，并未有测试系统使用燃料电池模拟装置，测试结果与增湿器在燃料电池发动机系统中运行的结果相差较大。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本技术实施例旨在提供一种用于增湿器性能测试的电堆模拟装置，用以解决现有增湿器的测试无法模拟电堆内部真实环境导致增湿器性能测试不准确的问题。
[0006]一方面，本技术实施例提供了一种用于增湿器性能测试的电堆模拟装置，包括电堆模拟器和冷却液控制设备；其中，
[0007]电堆模拟器内部设有冷却液流道、空气流道和用于模拟质子交换膜还原电堆内部产生水的碳纸结构，表面设有与冷却液流道连接的冷却液进口、冷却液出口、与空气流道连接的空气进口、空气出口；所述空气进口经待测增湿器与外部空压机连接，冷却液进口与冷却液控制设备的输出端连接；
[0008]冷却液控制设备输出设定流动速率、设定温度的冷却液。
[0009]上述技术方案的有益效果如下：使用电堆模拟器对增湿器进行测试，该电堆模拟装置能够更好地模拟增湿器的使用环境，模拟真实电堆内部的冷却液流动状态、增湿气体流动状态，使得增湿器的性能测试结果更准确。
[0010]基于上述装置的进一步改进，所述碳纸结构进一步包括密封壳体，以及设于密封壳体内水平平行排布的若干层碳纸；其中，
[0011]所述碳纸的数量大于等于2；
[0012]所述密封壳体的表面分别设有与空气进口、空气出口连通的端口，使得待测增湿器输出的空气依次经空气进口、与空气进口连通的端口、相邻碳纸之间的通道、与空气出口连通的端口传输至空气出口。
[0013]进一步，所述电堆模拟器采用双极板结构；并且，
[0014]所述双极板结构的上端板外表面设有空气进口、空气出口、冷却液进口、冷却液出口；下端板内表面设有冷却液流动的凹槽；上端板和下端板之间设有冷却液流道、空气流道和用于模拟质子交换膜还原电堆内部产生水的碳纸结构。
[0015]进一步，所述双极板结构的上端板外表面还设有外部注水口、外部放水口；并且，
[0016]所述电堆模拟器内部还设有用于模拟电堆运行时产生水的外部注水流道；所述外部注水流道上设有外部注水与碳纸互通的端口，使得外部注水依次通过外部注水口、所述端口向碳纸结构内的碳纸输送液态水模拟电堆运行时的产水，并且，经外部放水口流出。
[0017]进一步，所述电堆模拟器的内部一侧设有所述外部注水流道，另一侧分别设有与所述外部注水流道连通的碳纸结构，以及与所述外部注水流道隔离的冷却液流道、空气流道；并且，
[0018]所述碳纸结构的两侧均设有独立的冷却液流道、空气流道，使得进入电堆模拟器的冷却液依次经一侧的冷却液流道、下端板的凹槽、另一侧的冷却液流道流出电堆模拟器，并使得进入电堆模拟器的增湿空气依次经一侧的空气流道、碳纸结构、另一侧的空气流道流出电堆模拟器。
[0019]进一步，所述电堆模拟器的内部还设有双极板密封胶圈。
[0020]进一步，所述电堆模拟装置还包括外部注水控制设备；其中，
[0021]所述外部注水控制设备的输出端与电堆模拟器的上端板的外部注水口连接。
[0022]进一步，所述冷却液控制设备或所述外部注水控制设备均进一步包括单向阀、单向水泵、循环水泵、加热器和储水箱；其中，
[0023]所述储水箱的出水口经循环水泵分为两路，一路依次经单向阀、单向水泵与电堆模拟器的对应冷却液进口或对应外部注水口连接，另一路经加热器与储水箱的进水口连接；
[0024]所述单向水泵输出设定流动速率的冷却液或去离子水，泵入电堆模拟器内部。
[0025]进一步，该电堆模拟装置还包括控制器；其中，
[0026]所述控制器的输出端依次与单向阀、循环水泵、单向水泵、加热器和储水箱的控制端连接。
[0027]进一步，对增湿器进行性能测试时，控制器首先控制储水箱的出水口开启，控制循环水泵、加热器启动，并控制加热器设定为额定温度，控制单向阀、单向水泵均关闭，直到循环水泵输出的冷却液温度达到设定值时，控制器再控制单向阀、单向水泵开启，使得冷却液或去离子水以设定温度、设定流动速率泵入电堆模拟器，以对电堆内部环境进行模拟。
[0028]与现有技术相比，本技术至少可实现如下有益效果之一：
[0029]1、应用双极板及碳纸模拟电堆内部环境，利用外供水源，与碳纸结合，模拟电堆发电过程中产水，模拟真实电堆内部环境。
[0030]2、通过电堆模拟器对增湿器测试，无需消耗燃料电池的电能，节省了能源。
[0031]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
[0032]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0033]图1示出了实施例1用于增湿器性能测试的电堆模拟装置结构示意图；
[0034]图2示出了实施例2电堆模拟器的双极板结构内部示意图；
[0035]图3示出了实施例2电堆模拟器的上端板示意图；
[0036]图4示出了实施例2电堆模拟器的下端板示意图；
[0037]图5示出了实施例2冷却液控制设备或外部注水控制设备的结构示意图。
[0038]附图标记：
[0039]1‑ꢀ
外部注水流道，用于模拟电堆运行时的产水；2
‑ꢀ
冷却液流道，用于模拟电堆反应时的冷却液流动；3
‑ꢀ
空气流道，用于模拟电堆反应时空气在电堆内部的流动；4
‑ꢀ
密封壳体上与空气进口、空气出口连通的端口； 5
‑ꢀ
碳纸，用于模拟质子交换膜，还原电堆内部产水；6
‑ꢀ
双极板密封胶圈；7
‑ꢀ
外部注水与碳纸互通的端口；8
‑ꢀ
外部注水口；9<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于增湿器性能测试的电堆模拟装置，其特征在于，包括电堆模拟器和冷却液控制设备；其中，电堆模拟器内部设有冷却液流道、空气流道和用于模拟质子交换膜还原电堆内部产生水的碳纸结构，表面设有与冷却液流道连接的冷却液进口、冷却液出口、与空气流道连接的空气进口、空气出口；所述空气进口经待测增湿器与外部空压机连接，冷却液进口与冷却液控制设备的输出端连接；冷却液控制设备输出设定流动速率、设定温度的冷却液。2.根据权利要求1所述的用于增湿器性能测试的电堆模拟装置，其特征在于，所述碳纸结构进一步包括密封壳体，以及设于密封壳体内水平平行排布的若干层碳纸；其中，所述碳纸的数量大于等于2；所述密封壳体的表面分别设有与空气进口、空气出口连通的端口，使得待测增湿器输出的空气依次经空气进口、与空气进口连通的端口、相邻碳纸之间的通道、与空气出口连通的端口传输至空气出口。3.根据权利要求1或2所述的用于增湿器性能测试的电堆模拟装置，其特征在于，所述电堆模拟器采用双极板结构；并且，所述双极板结构的上端板外表面设有空气进口、空气出口、冷却液进口、冷却液出口；下端板内表面设有冷却液流动的凹槽；上端板和下端板之间设有冷却液流道、空气流道和用于模拟质子交换膜还原电堆内部产生水的碳纸结构。4.根据权利要求3所述的用于增湿器性能测试的电堆模拟装置，其特征在于，所述双极板结构的上端板外表面还设有外部注水口、外部放水口；并且，所述电堆模拟器内部还设有用于模拟电堆运行时产生水的外部注水流道；所述外部注水流道上设有外部注水与碳纸互通的端口，使得外部注水依次通过外部注水口、所述端口向碳纸结构内的碳纸输送液态水模拟电堆运行时的产水，并且，经外部放水口流出。5.根据权利要求4所述的用于增湿器性能测试的电堆模拟装置，其特征在于，所述电堆模拟器的内部一侧设有所述外部注水流道，另一侧分别设有与所述外部注水流道连通的碳纸结构，以及与所述外部注水流道隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东阳，张潇丹，苗佩宇，姜海林，高云庆，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：