本发明专利技术提供了一种高温质子交换膜大功率测试系统，包括：阴极高温气体支路、阳极高温气体支路、冷却液体回路；所述阴极高温气体支路分别与被测燃料电池阴极气体进出口连接，所述阳极高温气体支路分别与被测燃料电池阳极气体进出口连接，所述冷却液体回路与被测燃料电池的水冷系统连接；所述阴极高温气体支路和所述阳极高温气体支路生成高温测试气体至燃料电池的阴阳极，所述冷却液体回路对燃料电池温度进行调节。本发明专利技术通过阴极高温气体支路、阳极高温气体支路与燃料电池的阴极出入口、阳极出入口连接，将满足测试温度的氢气注入燃料电池的阴极和阳极，从而对高温质子交换膜整堆进行高温测试。行高温测试。行高温测试。
【技术实现步骤摘要】
高温质子交换膜大功率测试系统
[0001]本专利技术涉及燃料电池测试装置的
，具体地，涉及一种高温质子交换膜大功率测试系统。
技术介绍
[0002]质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的关键材料，其化学结构是碳氟主链和带有磺酸基的侧链。由于其传导介质需要依赖水分，温度高于80℃之后，其质子传导率明显地降低，另一种磷酸膜类型的质子交换膜可耐受高达200℃的高温，同样需要进行高温测试。高温质子交换膜燃料电池(HT
‑
PEMFCs)，其工作运行温度在100～200℃，这使得它比普通的LT
‑
PEMFCs具有更多关键优势：
①
电极催化活性具有高活泼性；
②
催化剂具有高耐杂质气体能力(杂质气体在催化剂上附着量减少，催化剂被毒害情况降低；甚至杂质气体被氧化，例如对于一氧化碳(CO)耐受性高达1～3％，而LT
‑
PEMFCs耐受性20ppm)；
③
仅存在气相传质，传质简单高效；
④
水热管理简单(生成水为气相和生成热不像低温那样需及时耗散)。
[0003]高温质子交换膜作为HT
‑
PEMFCs的核心部件，对燃料电池的寿命和性能有着重要的影响，发展高温质子交换膜具有十分积极的意义，然而，该技术却有一些不可回避的挑战。单片测试时电堆温度可以通过端板加热实现，然而单片测试仅为测试质子交换膜或者MEA的性能，无法代表燃料电池电堆的整体性能。但如果涉及到短堆或者整堆测试，如何对电堆进行加热以及如何控制电堆温度是一个难题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种高温质子交换膜大功率测试系统。
[0005]根据本专利技术提供的一种高温质子交换膜大功率测试系统，包括：阴极高温气体支路、阳极高温气体支路、冷却液体回路；
[0006]所述阴极高温气体支路分别与被测燃料电池阴极气体进出口连接，所述阳极高温气体支路分别与被测燃料电池阳极气体进出口连接，所述冷却液体回路与被测燃料电池的水冷系统连接；
[0007]所述阴极高温气体支路和所述阳极高温气体支路生成高温测试气体至燃料电池的阴阳极，所述冷却液体回路对燃料电池温度进行调节。
[0008]优选地，所述阴极高温气体支路包括与燃料电池阴极入口连接的阴极入口支路，以及与燃料电池阴极出口连接的阴极出口支路；
[0009]所述阴极入口支路输出高温测试空气，并控制高温测试空气的流量、温度和压力，所述阴极出口支路对燃料电池阴极出口的尾排气体进行降温、减压以及水汽分离。
[0010]优选地，所述阴极入口支路包括依次连接的阴极预处理系统、阴极质量流量控制器、阴极加热系统、阴极入口温度传感器以及阴极入口压力传感器；
[0011]所述阴极预处理系统输出经过过滤后的空气，所述阴极质量流量控制器对空气进
行流量调节，所述阴极加热系统将空气加热到预设试验温度，所述阴极入口温度传感器和阴极入口压力传感器分别测量进入燃料电池阴极的空气温度和压力；
[0012]所述阴极出口支路包括依次连接的阴极出口压力传感器、阴极出口温度传感器、阴极尾排制冷系统以及阴极背压系统；
[0013]所述阴极尾排制冷系统包括板式换热器和水汽分离罐，所述板式换热器对燃料电池阴极出口的空气进行冷却，冷却后通过水汽分离罐进行水汽分离；
[0014]所述阴极背压系统包括背压阀、电气比例阀和减压阀，所述背压阀的入口与阴极尾排制冷系统连接，所述减压阀将外部的压缩空气减压后输入电气比例阀，所述电气比例阀与背压阀的压力控制侧连接，所述电压比例阀通过控制输出的气体压力，调节背压阀出口的气体压力。
[0015]优选地，所述阳极高温气体支路包括与燃料电池阳极入口连接的阳极入口支路，以及与燃料电池阳极出口连接的阳极出口支路；
[0016]所述阳极入口支路输出高温测试空气，并控制高温测试空气的流量、温度和压力，所述阳极出口支路对燃料电池阳极出口的尾排气体进行降温、减压以及水汽分离。
[0017]优选地，所述阳极入口支路包括依次连接的阳极预处理系统、阳极质量流量控制器、阳极加热系统、阳极入口温度传感器以及阳极入口压力传感器；
[0018]所述阳极预处理系统输出经过过滤后的氢气，所述阳极质量流量控制器对氢气进行流量调节，所述阳极加热系统将氢气加热到预设试验温度，所述阳极入口温度传感器和阳极入口压力传感器分别测量进入燃料电池阳极的氢气温度和压力；
[0019]所述阳极出口支路包括依次连接的阳极出口压力传感器、阳极出口温度传感器、阳极尾排制冷系统以及阳极背压系统；
[0020]所述阳极尾排制冷系统包括板式换热器和水汽分离罐，所述板式换热器对燃料电池阳极出口的氢气进行冷却，冷却后通过水汽分离罐进行水汽分离；
[0021]所述阳极背压系统包括背压阀、电气比例阀和减压阀，所述背压阀的入口与阳极尾排制冷系统连接，所述减压阀将外部的压缩空气减压后输入电气比例阀，所述电气比例阀与背压阀的压力控制侧连接，所述电压比例阀通过控制输出的气体压力，调节背压阀出口的气体压力。
[0022]优选地，所述冷却液体回路包括依次连接的冷却液罐体、冷却回路水泵、冷却回路板式换热器、冷却回路三通阀和冷却回路流量计，所述冷却回路流量计与燃料电池水冷系统入口连接；
[0023]所述冷却液罐体上设置有冷却回路背压阀、所述冷却回路板式换热器的热侧连接至冷却液回路，所述冷却回路板式散热器的冷侧连接外部水回路，所述冷却回路板式换热器的冷侧设置有冷却回路比例阀；所述冷却回路三通阀的旁路与冷却液罐体通过管道连接，所述冷却回路流量计与燃料电池水冷系统入口之间设置有冷却回路入口温度传感器和冷却回路入口压力传感器；
[0024]燃料电池水冷系统出口通过管道与所述冷却液罐体连接，且管道上设置有冷却回路出口压力传感器和冷却回路出口温度传感器。
[0025]优选地，所述冷却液体回路还包括向冷却液罐体提供补给的冷却回路预处理系统，所述冷却回路预处理系统包括依次连接的过滤器、减压阀、水泵以及电磁阀，通过打开
电磁阀，在水泵提供动力后将经过过滤、减压后的冷却液输送至冷却液罐体中；
[0026]所述冷却液采用硅油。
[0027]优选地，所述冷却回路水泵通过变频器控制，并通过冷却回路三通阀进行流量微调。
[0028]优选地，所述冷却回路比例阀通过PID控制对冷侧温度进行调节，且温度调节精度为
±
1℃。
[0029]优选地，所述阴极加热系统和阳极加热系统通过电力调功器进行温度控制，通过PID控制电力调功器控制加热功率，且电力调功器的温度控制精度为
±
1℃。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0031]本专利技术通过阴极高温气体支路、阳极高温气体支路与燃料电池的阴极出入口、阳极出入口连接，将满足测试温度的氢气注入燃本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温质子交换膜大功率测试系统，其特征在于，包括：阴极高温气体支路、阳极高温气体支路、冷却液体回路；所述阴极高温气体支路分别与被测燃料电池阴极气体进出口连接，所述阳极高温气体支路分别与被测燃料电池阳极气体进出口连接，所述冷却液体回路与被测燃料电池的水冷系统连接；所述阴极高温气体支路和所述阳极高温气体支路生成高温测试气体至燃料电池的阴阳极，所述冷却液体回路对燃料电池温度进行调节。2.根据权利要求1所述的高温质子交换膜大功率测试系统，其特征在于，所述阴极高温气体支路包括与燃料电池阴极入口连接的阴极入口支路，以及与燃料电池阴极出口连接的阴极出口支路；所述阴极入口支路输出高温测试空气，并控制高温测试空气的流量、温度和压力，所述阴极出口支路对燃料电池阴极出口的尾排气体进行降温、减压以及水汽分离。3.根据权利要求2所述的高温质子交换膜大功率测试系统，其特征在于，所述阴极入口支路包括依次连接的阴极预处理系统(10)、阴极质量流量控制器(11)、阴极加热系统(12)、阴极入口温度传感器(13)以及阴极入口压力传感器(14)；所述阴极预处理系统(10)输出经过过滤后的空气，所述阴极质量流量控制器(11)对空气进行流量调节，所述阴极加热系统(12)将空气加热到预设试验温度，所述阴极入口温度传感器(13)和阴极入口压力传感器(14)分别测量进入燃料电池阴极的空气温度和压力；所述阴极出口支路包括依次连接的阴极出口压力传感器(15)、阴极出口温度传感器(16)、阴极尾排制冷系统(17)以及阴极背压系统(18)；所述阴极尾排制冷系统(17)包括板式换热器和水汽分离罐，所述板式换热器对燃料电池阴极出口的空气进行冷却，冷却后通过水汽分离罐进行水汽分离；所述阴极背压系统(18)包括背压阀、电气比例阀和减压阀，所述背压阀的入口与阴极尾排制冷系统(17)连接，所述减压阀将外部的压缩空气减压后输入电气比例阀，所述电气比例阀与背压阀的压力控制侧连接，所述电压比例阀通过控制输出的气体压力，调节背压阀出口的气体压力。4.根据权利要求1所述的高温质子交换膜大功率测试系统，其特征在于，所述阳极高温气体支路包括与燃料电池阳极入口连接的阳极入口支路，以及与燃料电池阳极出口连接的阳极出口支路；所述阳极入口支路输出高温测试空气，并控制高温测试空气的流量、温度和压力，所述阳极出口支路对燃料电池阳极出口的尾排气体进行降温、减压以及水汽分离。5.根据权利要求4所述的高温质子交换膜大功率测试系统，其特征在于，所述阳极入口支路包括依次连接的阳极预处理系统(1)、阳极质量流量控制器(2)、阳极加热系统(3)、阳极入口温度传感器(4)以及阳极入口压力传感器(5)；所述阳极预处理系统(1)输出经过过滤后的氢气，所述阳极质量流量控制器(2)对氢气进行流量调节，所述阳极加热系统(3)将...
【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：
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