风冷燃料电池电堆的测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种风冷燃料电池电堆的测试系统，包括：阳极入口管路、阳极出口管路、阴极入口管路、阴极出口管路、冷却入口管路以及冷却出口管路；所述阳极入口管路和所述阳极出口管路分别连通反应堆阳极入口、反应堆阳极出口；所述阴极入口管路和所述阴极出口管路分别连通反应堆阴极入口、反应堆阳阴出口；所述冷却入口管路的两端分别连通所述阴极入口管路、反应堆冷却入口；所述冷却出口管路连通反应堆冷却出口。本发明专利技术通过阴极空气冷却法的风冷电堆和反应空气与冷却空气分离法的风冷电堆均可实现冷却控制，同时具备阳极和阴极的流量、压力、温度和湿度控制功能。温度和湿度控制功能。温度和湿度控制功能。

【技术实现步骤摘要】
风冷燃料电池电堆的测试系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体地，涉及一种风冷燃料电池电堆的测试系统。

技术介绍

[0002]氢燃料电池具有燃料能量转化率高、噪音低以及零排放等优点，可广泛应用于汽车、飞机、列车等交通工具以及固定电站等方面。作为最具有应用前景的燃料电池，质子交换膜燃料电池(PEMFC)在运行的过程中发电的同时会产生一定的热量和水。质子交换膜燃料电池最佳运行温度为60℃～80℃，在未达到最佳运行温度时，电池堆内部产生的热量有利于提高催化剂的活性，加快电化学反应速率，改善电堆输出性能。而当温度过高时，会致使质子交换膜脱水，影响质子的传输，电堆内阻增加，电堆性能下降。同时，随着温度的升高，电堆内部不同位置的温差也会越来越大，不利于电堆内部温度分布的均匀性，也会减少电堆使用寿命。因此，PEMFC电池的热管理对其性能、安全性和稳定性起着至关重要的作用。
[0003]常规燃料电池堆有专门的冷却系统来冷却电堆，冷却介质为液体，如水等，但系统较为复杂，一般用于大功率电池堆冷却。在小型燃料电池中，常用风冷的方式来冷却电堆。常规风冷电堆的冷却形式有两种：第一种阴极流道既为反应气体通道，同时也是冷却流道，称为阴极空气冷却法；第二种是反应气体流道和冷却气体流道分开，称为反应空气与冷却空气分离法。阴极空气冷却法的电堆结构简单，主体结构相对第二种要小，但是电池的控制策略将会很复杂。反应空气与冷却空气分离法的电堆主体体积相对第一种要大，这是因为反应空气与冷却空气分离以后，电池极板上必须开出独立的冷却气体流道来对电堆进行冷却，其优点是其电堆运行的控制较阴极空气冷却法电堆简单。
[0004]但无论是使用阴极空气冷却法的风冷电堆还是反应空气与冷却空气分离法的风冷电堆，目前尚无针对风冷电堆的测试设备，无法对风冷电堆的整体性能做到系统的测试。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种风冷燃料电池电堆的测试系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种风冷燃料电池电堆的测试系统，包括：阳极入口管路、阳极出口管路、阴极入口管路、阴极出口管路、冷却入口管路以及冷却出口管路；
[0007]所述阳极入口管路和所述阳极出口管路分别连通反应堆阳极入口、反应堆阳极出口；所述阴极入口管路和所述阴极出口管路分别连通反应堆阴极入口、反应堆阳阴出口；
[0008]所述冷却入口管路的两端分别连通所述阴极入口管路、反应堆冷却入口；所述冷却出口管路连通反应堆冷却出口。
[0009]优选的，所述冷却入口管路上沿进液方向依次设置有冷却路入口流速控制阀、冷却路加热系统、冷却路风速计；所述冷却出口管路上设置有冷却路背压系统。
[0010]优选的，所述冷却路风速计与所述反应堆冷却入口之间设置有冷却路入口压力传感器、冷却路入口温度传感器；
[0011]所述冷却路背压系统与所述反应堆冷却出口之间设置有冷却路出口温度传感器、冷却路出口压力传感器。
[0012]优选的，所述阳极入口管路上沿进液方向依次设置有阳极预处理系统、阳极质量流量控制器、阳极电动三通阀、阳极加热系统。
[0013]优选的，所述阳极出口管路上沿出液方向依次设置有阳极尾排系统、阳极背压系统、阳极排水汽分离系统。
[0014]优选的，所述阳极入口管路上还设置有阳极加湿系统；
[0015]所述阳极加湿系统的两端分别连通所述阳极电动三通阀、所述阳极加热系统。
[0016]优选的，所述阳极加热系统与所述反应堆阳极入口之间设置有阳极入口温度传感器、阳极入口压力传感器；
[0017]所述阳极尾排系统与所述反应堆阳极出口之间设置有阳极出口温度传感器、阳极出口压力传感器。
[0018]优选的，所述阴极入口管路上沿进液方向依次设置有阴极预处理系统、阴极质量流量控制器、阴极电动三通阀、阴极加热系统；
[0019]所述阴极出口管路上依次设置有阴极尾排系统、阴极背压系统、阴极排水汽分离系统。
[0020]优选的，所述阴极入口管路上还设置有阴极加湿系统；
[0021]所述阴极加湿系统的两端分别连接所述阴极电动三通阀、所述阴极加热系统。
[0022]优选的，所述阴极加热系统与所述反应堆阴极入口之间设置有阴极入口压力传感器和阴极入口温度传感器；
[0023]所述阴极尾排系统与所述反应堆阴极出口之间设置有阴极出口温度传感器和阴极出口压力传感器。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0025]1、本专利技术的系统具有阳极、阴极的流量、压力、湿度和温度的精确控制功能，具备冷却路流量、温度、压力精确控制功能，提供了风冷电堆测试所需的必要环境；
[0026]2、本专利技术通过阴极空气冷却法的风冷电堆和反应空气与冷却空气分离法的风冷电堆均可实现冷却控制；
[0027]3、本专利技术同时具备阳极和阴极的流量、压力、温度和湿度控制功能；
[0028]4、本专利技术保证了对风冷电堆提供冷却的同时，也具有阳极、阴极的流量、压力、湿度和温度的精确控制功能。
附图说明
[0029]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0030]图1为本专利技术的风冷燃料电池电堆的测试系统的结构原理图；
[0031]图2为阳极预处理系统的结构原理图；
[0032]图3为阳极尾排系统的结构原理。
[0033]图中示出：
[0034]阳极预处理系统1
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阴极加热系统17
[0035]阳极质量流量控制器2
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阴极入口压力传感器18
[0036]阳极电动三通阀3
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阴极入口温度传感器19
[0037]阳极加湿系统4
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阴极出口温度传感器20
[0038]阳极加热系统5
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阴极出口压力传感器21
[0039]阳极入口压力传感器6
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阴极尾排系统22
[0040]阳极入口温度传感器7
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阴极背压系统23
[0041]阳极出口温度传感器8
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阴极排水汽分离系统24
[0042]阳极出口压力传感器9
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冷却路入口流速控制阀25
[0043]阳极尾排系统10
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冷却路加热系统26
[0044]阳极背压系统11
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风冷燃料电池电堆的测试系统，其特征在于，包括：阳极入口管路、阳极出口管路、阴极入口管路、阴极出口管路、冷却入口管路以及冷却出口管路；所述阳极入口管路和所述阳极出口管路分别连通反应堆阳极入口、反应堆阳极出口；所述阴极入口管路和所述阴极出口管路分别连通反应堆阴极入口、反应堆阳阴出口；所述冷却入口管路的两端分别连通所述阴极入口管路、反应堆冷却入口；所述冷却出口管路连通反应堆冷却出口。2.根据权利要求1所述的风冷燃料电池电堆的测试系统，其特征在于，所述冷却入口管路上沿进液方向依次设置有冷却路入口流速控制阀(25)、冷却路加热系统(26)、冷却路风速计(27)；所述冷却出口管路上设置有冷却路背压系统(32)。3.根据权利要求1所述的风冷燃料电池电堆的测试系统，其特征在于，所述冷却路风速计(27)与所述反应堆冷却入口之间设置有冷却路入口压力传感器(28)、冷却路入口温度传感器(29)；所述冷却路背压系统(32)与所述反应堆冷却出口之间设置有冷却路出口温度传感器(30)、冷却路出口压力传感器(31)。4.根据权利要求1所述的风冷燃料电池电堆的测试系统，其特征在于，所述阳极入口管路上沿进液方向依次设置有阳极预处理系统(1)、阳极质量流量控制器(2)、阳极电动三通阀(3)、阳极加热系统(5)。5.根据权利要求4所述的风冷燃料电池电堆的测试系统，其特征在于，所述阳极出口管路上沿出液方向依次设置有阳极尾排系统(10)、阳极背压系统(11)、阳极排水汽分离系统(12)。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙贺，李海军，王永湛，卢金阳，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：