氢电堆燃料泄漏的常压检测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于燃料电池技术领域，公开了氢电堆燃料泄漏的常压检测装置与方法，本装置的隔层将测试主舱分隔成测试主舱空间与循环风道空间，测试主舱空间的中央靠近底部的位置设有被检测物放置台，被检测物上方空间内安装有风向风速检测器；测试主舱的两端分别设有前连接处和后连接处，测试主舱空间靠近前连接处的一端依次设有风速、压力、氧气浓度和温度湿度的检测器，测试主舱空间靠近后连接处的一端设有后稳流板、氢气浓度检测器；循环风道空间内部具有循环风机、增湿换热器，循环风道空间顶部具有循环空气入口和循环空气出口，可用于小型氢电堆、氢电发动机、轻型氢电车辆的检测，也适用于小型水冷电堆及其应用的检测，也可用于氢电堆及其应用的运行性能的测试。电堆及其应用的运行性能的测试。电堆及其应用的运行性能的测试。

【技术实现步骤摘要】
氢电堆燃料泄漏的常压检测装置与方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体地说，是一种氢电堆及其应用的静置与运行的燃料泄漏常压检测装置与方法，特别是用于小型空冷电堆、氢空冷电堆发动机、轻型风冷氢电堆电动车辆，也适用于小型水冷电堆及其应用。

技术介绍

[0002]在碳减排的趋势下，氢能技术得到快速发展，燃料电池可以代替现有的汽柴油发动机、发电机，特别是在运输、建筑、基站类中，同时，其燃料氢气的泄漏也逐渐成为一个重要的检测监测项目和控制指标，特别是氢气的泄漏和排放。这基于两个重要原因，一个是燃料泄漏带来燃烧危险和能量利用率降低的经济损失，一个是氢气释放到大气中与二氧化碳释放的结果类似，会产生一定的温室效应。
[0003]除了氢气加注环节有一定的燃料泄漏之外，在加注后的应用中燃料排放也存在一定的泄漏风险，泄漏途径主要包括未反应氢气尾气排放、连接件密封处泄漏、膜电极渗透等，产生的直接危害是设备本身与近处可燃、爆炸风险增加，在室内停车场、隧道等封闭空间富集，有发生爆炸的危险。
[0004]对于氢电堆及其应用的一些检测项目，如发动机、小型电源、车辆，一般需要在环境仓内进行，目前尚缺乏可执行、比较明确的检测氢气泄漏的方法。
[0005]采用环境仓的全新风检测比部分新风检测更真实，但是全新风处理的能耗是部分新风处理的若干倍，所以也需要优选部分新风的控制装置及其控制方法，而在氧气消耗比较大时，优选直接使用不经过处理的全新风。

技术实现思路

[0006]针对上述不足，本专利技术提供氢电堆燃料泄漏的常压检测装置与方法，特别是用于小型氢电堆、氢电发动机、轻型氢电车辆的检测。
[0007]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，测试主舱具有隔层，隔层将测试主舱分隔成测试主舱空间与循环风道空间两部分，测试主舱空间的中央靠近底部的位置设有被检测物放置台，被检测物置于被检测物放置台上，被检测物设有排氢连接口，被检测物上方空间内安装有风向风速检测器；测试主舱的两端分别设有前连接处和后连接处，测试主舱空间靠近前连接处的一端依次设有风速检测器、压力检测器、氧气浓度检测器、温度湿度检测器，测试主舱空间靠近后连接处的一端设有后稳流板、氢气浓度检测器；循环风道空间内部具有循环风机、增湿换热器，循环风道空间顶部具有循环空气入口和循环空气出口，其中循环空气入口具有入口阀、新风温度检测器、新风风速检测器。
[0009]进一步的，所述测试主舱通过前连接处与导流进风副舱连接并密封，测试主舱通过后连接处与导流出风副舱连接并密封，使连接测试主舱空间与循环风道空间形成环形空间。
[0010]进一步的，所述导流进风副舱具有导流进风副舱可移动底轮，导流出风副舱具有导流出风副舱可移动底轮。
[0011]进一步的，所述排氢连接口依次与排氢接出管、尾排缓冲容器、尾排缓冲容器出气管连接，尾排缓冲容器中设置排氢流量检测器和排氢温度检测器。
[0012]进一步的，外供氢气时，所述被检测物设有原料氢气连接口；自带氢气时，所述被检测物不设有原料氢气连接口。
[0013]进一步的，所述导流出风副舱替换为全新风副舱，全新风副舱中设置全新风引风机。
[0014]进一步的，所述被检测物包括但不限于空冷电堆、水冷电堆、轻型氢电车。
[0015]进一步的，所述被检测物放置台包括但不限于振动台、温控浸机台和测试轻型氢电车运行的滚筒台。
[0016]氢电堆燃料泄漏的常压检测方法，当入口阀和出口阀全关闭时，循环风机提供内部空气流动循环；当入口阀和出口阀全开启时，循环风机提供全新风空气；当入口阀关闭，出口阀开启，或入口阀开启，出口阀关闭时，循环风机形成的循环是排出部分内部空气、引入部分新风空气形成的混合空气；
[0017]当检测到的氢气浓度达到系统设定第一限定值c
a
1浓度时，则通过开启入口阀、出口阀换部分新风，降低氢气浓度；当检测到的氧气浓度低于系统设定的第一限定值c
c
1浓度时，则通过开启入口阀、出口阀换部分新风，提高氧气浓度；
[0018]被检测物运行产生的阳极氢气尾气部分通过排氢连接口，再经过排氢接出管到达尾排缓冲容器，最终通过尾排缓冲容器出气管排放到大气中或尾气的大气环境处理系统。
[0019]作为本专利技术一种典型的检测方法，具体地，将被检测物电堆放置于测试主舱中的被检测物放置台上，通过检测主舱外壁，以管道方式通过原料氢气连接口对被检测物电堆接入氢气，检测该供气管以及与电堆的连接处是否有氢气泄漏，确定不泄漏之后闭合上导流进风副舱和导流出风副舱，启动循环风机和增湿换热器，以检测器数据调控，启动温度湿度检测器、氧气浓度检测器、压力检测器、风速检测器、风向风速检测器、氢气浓度检测器；再启动被检测物的电堆，连续运行，根据氢气浓度检测器检测到的浓度c
x
，测试舱体积V，运行时间t
x
，得到的被检测物的泄漏速度为：Q
H
＝V*c
x
/t
x
，根据设定的氢气浓度上限c
a
2和c
a
1之间的最小值，设定开启进新风的浓度，即控制入口阀和出口阀部分开启，优选的，开启程度达到连续检测得到的氢气浓度检测器检测数据是c
a
2和c
a
1之间的最小值的50％至100％；
[0020]当控制入口阀和出口阀全部开启时，如果检测的氢气浓度仍然超过c
a
2和c
a
1之间的最小值，则立即报警检查，同时停止电堆输出电力、停止对电堆供应氢气、继续开启循环风机，降低氢气浓度；当氧气浓度检测器检测到的氧气浓度低于系统设定的第一限定值时，则通过开启入口阀、出口阀换部分新风，提高氧气浓度至20.5～21.0％；
[0021]当控制入口阀和出口阀全部开启时，如果检测的氧气浓度仍然低于电堆运行要求值，则立即报警检查，同时停止电堆输出电力、停止对电堆供应氢气、继续开启循环风机，降低氢气浓度；当有新风引入时，根据新风风速检测器测得风速计算新风风量，换算为循环空气排出量，根据该排出量和测得的氢气浓度，计算累计的氢气排出量，用于总测试的氢气泄漏量计算。
[0022]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0023](1)系统采用更换部件的方式，能够实现对电堆、发动机、小型车辆等多种形式的氢电堆及其应用进行检测，包括静置泄漏、震动影响、冷热浸机循环启动、振动台运行的泄漏，节约造价。
[0024](2)特别适应于小型电堆，尤其是空冷电堆的泄漏以及运行条件对泄漏的影响测试。
[0025](3)获得泄漏数据的同时，可以获得电堆、发电系统的发电效率。
附图说明
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0027]图1为外供氢气的空冷电堆运行状态中的静置泄漏测试示意图；
[0028]图2为外供氢气的空冷电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，其特征在于，测试主舱(01)具有隔层(11)，隔层(11)将测试主舱(01)分隔成测试主舱空间(23)与循环风道空间(09)两部分，测试主舱空间(23)的中央靠近底部的位置设有被检测物放置台(26)，被检测物(25)置于被检测物放置台(26)上，被检测物(25)设有排氢连接口(27)，被检测物(25)上方空间内安装有风向风速检测器(08)，被检测物(25)后方空间内安装有氢气浓度检测器(28)；测试主舱(01)的两端分别设有前连接处(19)和后连接处(39)，测试主舱空间(23)靠近前连接处(19)的一端依次设有风速检测器(16)、压力检测器(15)、氧气浓度检测器(14)、温度湿度检测器(13)，测试主舱空间(23)靠近后连接处(39)的一端设有后稳流板(29)；循环风道空间(09)内部具有循环风机(10)、增湿换热器(12)，循环风道空间(09)顶部具有循环空气入口(04)和循环空气出口(02)，其中循环空气入口(04)具有入口阀(05)、新风温度检测器(06)、新风风速检测器(07)。2.如权利要求1所述的氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，其特征在于，所述测试主舱(01)通过前连接处(19)与导流进风副舱(17)连接并密封，测试主舱(01)通过后连接处(39)与导流出风副舱(37)连接并密封，使连接测试主舱空间(23)与循环风道空间(09)形成环形空间。3.如权利要求2所述的氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，其特征在于，所述导流进风副舱(17)具有导流进风副舱可移动底轮(20)，所述导流出风副舱(37)具有导流出风副舱可移动底轮(31)。4.如权利要求1所述的氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，其特征在于，所述排氢连接口(27)依次与排氢接出管(32)、尾排缓冲容器(33)、尾排缓冲容器出气管(36)连接，尾排缓冲容器(33)中设置排氢流量检测器(34)和排氢温度检测器(35)。5.如权利要求1所述的氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，其特征在于，外供氢气时，所述被检测物(25)设有原料氢气连接口(24)；自带氢气时，所述被检测物(25)不设有原料氢气连接口(24)。6.如权利要求1所述的氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，其特征在于，所述导流出风副舱(37)替换为全新风副舱(41)，全新风副舱(41)中设置全新风引风机(40)。7.如权利要求1所述的氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，其特征在于，所述被检测物(25)包括但不限于空冷电堆、水冷电堆(251)、轻型氢电车(252)。8.如权利要求1所述的氢电堆燃料泄漏的常压检测装置，其特征在于，所述被检测物放置台(26)包括但不限于振动台(261)、温控浸机台(262)和测试轻型氢电车(252)运行的滚筒台(263)。9.氢电堆燃料泄漏的常压检测方法，其特征在于，当入口阀(05)和出口阀(03)全关闭时，循环风机(10)提供内部空气流动循环；当入口阀(05)和出口阀(03)全开启时，循环风机(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，盛武林，
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：