一种用于燃料电池测试的气体加湿装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于燃料电池测试的气体加湿装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术难以根据电堆运行需求迅速调整气体湿度且适用区间有限的问题。该装置适用于所有工况点，包括气体加湿罐、装有恒温热水的第一罐体、装有恒温凉水的第二罐体、第一水泵、第二水泵和控制器。气体加湿罐内设有加热器、降温板，入水口一经第一水泵接第一罐体，构成粗调升温支路，入水口二经第二水泵接第二罐体，构成粗调降温支路。控制方法为：确定目标湿度对应的露点温度；获取当前时刻气体加湿罐内实际水温，与露点温度比较启动对应粗调支路对气体加湿罐内注水；注水结束后，启动加热器或降温板精调水温，使得气体加湿罐内实际水温达到露点温度后，再通气。再通气。再通气。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池测试的气体加湿装置


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种用于燃料电池测试的气体加湿装置。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种电化学发电装置，不受卡诺循环限制，能量转化效率高，无污染，无噪音，成为新一代理想的能源利用方式。随着燃料电池技术的日渐成熟，其商业化应用有着广阔的发展前景。
[0003]现有技术一般通过燃料电池测试设备来对燃料电池进行结构与材料的优化与验证，具体地，为电堆提供燃料气、空气和冷却水的供应，实施电堆运行参数包括气体流量、温度、湿度、压力等的控制，对电堆的实时运行状态进行进行监测，并完成数据记录。
[0004]目前，燃料电池测试设备中一般通过气体加湿罐对气体进行加湿，湿度控制则通过气体加湿罐内的水温控制来实现。但耗费时间过长，导致气体湿度无法根据电堆运行需求做出迅速响应。部分测试设备采用干湿气混合来实现气体的快速加湿，但需要增加一路较精确的流量控制（流量计）以保证干气的气量，增加了设备成本，并且，需要较长的管路来保证干湿气的充分混合。管路过长会影响气体的进堆温度和湿度，且流量计的流量控制范围会限制快速加湿的适用区间。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种用于燃料电池测试的气体加湿装置，用以解决现有技术难以根据电堆运行需求迅速调整气体湿度且适用区间有限的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种用于燃料电池测试的气体加湿装置，包括气体加湿罐、装有恒温热水的第一罐体、装有恒温凉水的第二罐体、第一水泵、第二水泵和控制器；其中，气体加湿罐内设有用于对罐内液体精确调温的加热器、降温板，其入水口一经第一水泵接第一罐体的出水口，构成粗调升温支路，其入水口二经第二水泵接第二罐体的出水口，构成粗调降温支路；控制器，用于启动后确定目标湿度对应的露点温度；以及，获取当前时刻气体加湿罐内实际水温，根据该实际水温与露点温度的比较结果启动粗调升温支路或粗调降温支路对气体加湿罐内注水；以及，注水结束后，启动气体加湿罐内加热器或降温板进一步精调水温，使得气体加湿罐内实际水温达到所述露点温度后，再向气体加湿罐内通气。
[0007]上述技术方案的有益效果如下：提出一种新的露点温度快速调节的气体加湿装置，增加了两个罐体，通过冷水、热水混合方式的注入，实现水温的快速初调，进而实现湿度的快速调节。再利用气体加湿罐本身的温度控制功能，进行注水后误差的精调节，粗调+精调方案的实施保证温度控制的精度。该装置适用于所有工况点，任意电流密度、任意温度下均可实现气体湿度的快速调节，相比于增加一路较精确的流量控制方案的成本明显较低，
且适用范围更广。并且，对气体加湿罐的气体管路无改动，保证在快速加湿模式下和非快速加湿模式下测试的一致性。
[0008]基于上述装置的进一步改进，该气体加湿装置还包括第一电磁阀、第二电磁阀；其中，所述第一电磁阀设于气体加湿罐、第一水泵之间的连接管路上，其控制端与控制器的输出端连接；所述第二电磁阀设于气体加湿罐、第二水泵之间的连接管路上，其控制端也与控制器的输出端连接。
[0009]进一步，该气体加湿装置还包括电控三通阀；其中，所述电控三通阀的输入端与气体加湿罐的排水口连接，输出端一与第一罐体的入水口连接，输出端二与第二罐体的入水口连接，控制端与控制器的输出端连接。
[0010]进一步，所述控制器，还用于在注水过程中，实时监测气体加湿罐内液位高度是否超过限制，如果否，继续监测，如果是，驱动气体加湿罐排水，并识别气体加湿罐的排水温度接近第一罐体内水温T
A
还是第二罐体内水温T
B
，进而调整电控三通阀的开度将气体加湿罐排水回收至匹配的第一罐体或第二罐体；以及，启动第一罐体、第二罐体的调温设备，使得第一罐体、第二罐体内水温保持恒温。
[0011]进一步，该气体加湿装置还包括第一换热器、第一电加热器，作为第一罐体的调温设备；其中，所述第一换热器与第一罐体内液体、燃料电池电堆的阴极尾排气体分别连通，其控制端与控制器的输出端连接，用于启动后对第一罐体内液体与阴极尾排气体进行热交换；所述第一罐体内还设有可对罐内液体进行加热的第一电加热器，其控制端与控制器的输出端连接。
[0012]进一步，该气体加湿装置还包括第二换热器，作为第二罐体的调温设备；其中，所述第二换热器与第二罐体内液体、设备冷却水分别连通，其控制端与控制器的输出端连接，用于启动后对第二罐体内液体与设备冷却水进行热交换。
[0013]进一步，该气体加湿装置还包括第三换热器；所述第三换热器与气体加湿罐内的加热器、降温板一起作为气体加湿罐的调温设备；其中，所述第三换热器与气体加湿罐内液体、设备冷却水分别连通，其控制端与控制器的输出端连接，用于启动后对气体加湿罐内液体与设备冷却水进行热交换。
[0014]进一步，所述第一罐体、第二罐体、气体加湿罐的壳体均设有隔热层，并具有保温结构。
[0015]进一步，所述控制器进一步包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元；其中，所述数据采集单元进一步包括：目标湿度获取子单元，用于接收测试气体的目标湿度；液位高度传感器，设于气体加湿罐内壁上，用于获取气体加湿罐内液位高度；液体温度传感器，分别设于气体加湿罐、第一罐体、第二罐体内壁上，用于获取气体加湿罐内实际水温、第一罐体内水温、第二罐体内水温；
流量传感器，设于水泵的输出端管道内壁上，用于获取水泵当前转速对应的入水流量。
[0016]进一步，所述数据处理与控制单元执行如下程序：S1.确定目标湿度对应的露点温度T1；S2.通过气体加湿罐内的液体温度传感器，获取当前时刻气体加湿罐内实际水温T0；S3.将上述实际水温T0与露点温度T1比较，若实际温度T0低于露点温度T1，执行步骤S4，若实际温度T0高于露点温度T1，执行步骤S5；S4.启动第一水泵并开启第一电磁阀，以启动粗调升温支路对气体加湿罐内注水，直到粗调完成，关闭第一水泵、第一电磁阀，并执行步骤S6；其中，粗调过程中第一电磁阀的开启时间t1满足t1=[(T1‑
T0）L2/(T
A
‑
T0)]/L0式中，L2为根据液位高度传感器采集数据得出的气体加湿罐内水量，单位为L；L0为流量传感器采集的水泵转速对应的入水流量，单位为L
·
s
‑1；T
A
为第一罐体内水温，单位为℃；S5.启动第二水泵并开启第二电磁阀，以启动粗调降温支路对气体加湿罐内注水，直到粗调完成，关闭第二水泵、第二电磁阀，并执行步骤S6；其中，第二电磁阀的开启时间t2满足t2=[(T0‑
T1）L2/(T0‑
T
B
)]/L0式中，T
B
为第一罐体内水温，单位为℃；S6.再次获取气体加湿罐内实际水温，将该实际水温与露点温度再次比较，如果实际水温仍低于露点温度，启动气体加湿罐内加热器进一步精调水温，如果实际水温高于露点温度，启动气体加湿罐内降温板进一步精调水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池测试的气体加湿装置，其特征在于，包括气体加湿罐、装有恒温热水的第一罐体、装有恒温凉水的第二罐体、第一水泵、第二水泵和控制器；其中，气体加湿罐内设有用于对罐内液体精确调温的加热器、降温板，其入水口一经第一水泵接第一罐体的出水口，构成粗调升温支路，其入水口二经第二水泵接第二罐体的出水口，构成粗调降温支路；控制器，用于启动后确定目标湿度对应的露点温度；以及，获取当前时刻气体加湿罐内实际水温，根据该实际水温与露点温度的比较结果启动粗调升温支路或粗调降温支路对气体加湿罐内注水；以及，注水结束后，启动气体加湿罐内加热器或降温板进一步精调水温，使得气体加湿罐内实际水温达到所述露点温度后，再向气体加湿罐内通气。2.根据权利要求1所述的用于燃料电池测试的气体加湿装置，其特征在于，还包括第一电磁阀、第二电磁阀；其中，所述第一电磁阀设于气体加湿罐、第一水泵之间的连接管路上，其控制端与控制器的输出端连接；所述第二电磁阀设于气体加湿罐、第二水泵之间的连接管路上，其控制端也与控制器的输出端连接。3.根据权利要求1或2所述的用于燃料电池测试的气体加湿装置，其特征在于，还包括电控三通阀；其中，所述电控三通阀的输入端与气体加湿罐的排水口连接，输出端一与第一罐体的入水口连接，输出端二与第二罐体的入水口连接，控制端与控制器的输出端连接。4.根据权利要求3所述的用于燃料电池测试的气体加湿装置，其特征在于，所述控制器还用于在注水过程中，实时监测气体加湿罐内液位高度是否超过限制，如果否，继续监测，如果是，驱动气体加湿罐排水，并识别气体加湿罐的排水温度接近第一罐体内水温T
A
还是第二罐体内水温T
B
，进而调整电控三通阀的开度将气体加湿罐排水回收至匹配的第一罐体或第二罐体；以及，启动第一罐体、第二罐体的调温设备，使得第一罐体、第二罐体内水温保持恒温。5.根据权利要求4所述的用于燃料电池测试的气体加湿装置，其特征在于，还包括第一换热器、第一电加热器，作为第一罐体的调温设备；其中，所述第一换热器与第一罐体内液体、燃料电池电堆的阴极尾排气体分别连通，其控制端与控制器的输出端连接，用于启动后对第一罐体内液体与阴极尾排气体进行热交换；所述第一罐体内还设有可对罐内液体进行加热的第一电加热器，其控制端与控制器的输出端连接。6.根据权利要求4或5所述的用于燃料电池测试的气体加湿装置，其特征在于，还包括第二换热器，作为第二罐体的调温设备；其中，所述第二换热器与第二罐体内液体、设备冷却水分别连通，其控制端与控制器的输出端连接，用于启动后对第二罐体内液体与设备冷却水进行热交换。7.根据权利要求1、2、4、5任意一项所述的用于燃料电池测试的气体加湿装置，其特征在于，还包括第三换热器；所述第三换热器与气体加湿罐内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛志龙，贾晓昕，冀晶，
申请(专利权)人：亿华通动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：