本发明专利技术提供了一种模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置及其控制方法。包括依次连接的电磁阀、质量流量控制器、空气预热器、盐雾/空气混合器、盐雾发生器、补液泵以及储液罐；所述盐雾/空气混合器还连接有空气输送管，所述空气输送管连接有压力传感器、温度传感器以及大气采集吸收器；所述大气采集吸收器还连接有盐雾浓度检测装置；所述空气输送管的出口连接有电控三通阀，所述电控三通阀连接有质量流量计以及燃料电池；所述燃料电池连接有氢气质量流量控制器，所述氢气质量流量控制器连接有减压装置，所述减压装置连接有氢气源。应用本技术方案可为燃料电池应用于海洋船舶运输行业的研究提供便利。的研究提供便利。的研究提供便利。
【技术实现步骤摘要】
模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置及其控制方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池测试
，特别是模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳中和目标，具有重要意义。燃料电池是实现氢能高效发电的技术手段，是一种将储存在燃料中的化学能转化为电能的装置，被认为是二十一世纪最有前景的发电技术之一，被誉为是继火力、水力和核能之后的第四代发电技术。其应用范围广泛，不仅可应用于小型备用电源、无人机、汽车等移动交通领域，也可以应用于不同大小规模的分布式发电领域以及船舶动力系统。
[0003]近几年我国燃料电池汽车呈现快速发展，而燃料电池在船舶的应用研究处于起步阶段，而实际上船舶也应该是减碳的重点方向，据相关数据显示，国际航运业的碳排放超过了10亿吨，占全球CO2总排放的3％，1990年以来增长了30％，所以航运业的减排迫在眉睫，国际海事组织(IMO)温室气体减排短期措施的新规定已生效，并已于2023年1月1日全面实施。燃料电池作为另外一种重要的电化学能源，与锂离子电池等二次电池比较，具有功率密度高、热管理及安全性好、能量补充快等重要优点，被国内外公认为理想的电动船舶的电源之一。
[0004]由于海上大气中含有盐微小液滴，盐雾腐蚀现象严重，含有盐雾的空气也会使得质子交换膜燃料电池的性能快速衰减，为解决这一问题，需要对燃料电池在模拟海洋盐雾环境中性能进行测试，研究燃料电池在高盐雾环境下的性能及衰减机理，以及开发具有盐雾过滤功能的燃料电池专用盐雾过滤器具有重要意义，目前未见具有盐雾可控的盐雾试验设备，阻碍了这方面的研究，因此需要开发建设模拟海洋盐雾环境的试验设备，为试验研究提供便利。
[0005]现有盐雾试验箱多用于模拟盐雾环境对材料和电子设备的腐蚀性能，且为封闭的试验箱，维持试验箱内部盐雾环境，而燃料电池阴极需要源源不断的供给空气，原有的盐雾试验箱无法满足试验需求。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置及其控制方法，为燃料电池应用于海洋船舶运输行业的研究提供便利。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置，包括依次连接的电磁阀、质量流量控制器、空气预热器、盐雾/空气混合器、盐雾发生器、补液泵以及储液罐；所述盐雾/空气混合器还连接有空气输送管，所述空气输送管连接有压力传感器、温度传感器以及大气采集吸收器；所述大气采集吸收器还连接有盐雾浓度检测装置；所述空气输送管的出口连接有电控三通阀，所述电控三通阀连接有质量流量
计以及燃料电池；所述燃料电池连接有氢气质量流量控制器，所述氢气质量流量控制器连接有减压装置，所述减压装置连接有氢气源。
[0008]在一较佳的实施例中，所述盐雾发生器包括超声波雾化模块、液位传感器以及盐水液罐。
[0009]在一较佳的实施例中，盐雾/空气混合器包括进气口以及出气口；盐雾/空气混合器还设置有伴热带保温层，以及所述盐雾/空气混合器的进气口和出气口之间还设置有盐雾吸入口。
[0010]在一较佳的实施例中，所述压力传感器、温度传感器、质量流量计以及盐雾浓度检测装置分别与上位机的信号输入端连接；所述上位机的信号输出端分别连接有氢气质量流量控制器、负载、电控三通阀、电磁阀、质量流量控制器、空气预热器、盐雾发生器、盐雾浓度检测装置以及大气采集吸收器。
[0011]本专利技术还提供了模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置的控制方法，采用了上述的模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置；空气由外部空压机提供高压空气，经电磁阀后，由质量流量控制器调节所需的空气质量流量，设定流量的空气经过空气预热器进行预热后进入盐雾/空气混合器；盐雾发生器中产生适当浓度盐雾，盐雾进入盐雾/空气混合器中与空气在混合器中混合后，进入空气输送管中，空气输送管具有伴热带保温层，维持空气的温度恒定在设定的范围内；大气采集吸收器从空气输送管中抽取含盐雾空气并吸收，含盐雾浓度检测装置将所吸收的吸收液进行在线检测，若空气中盐雾含量符合设定值后，电控三通阀调节使得含盐雾空气进入燃料电池阴极，并进行性能测试；氢气通过减压装置减压后，经氢气质量流量控制器控制所设定的流量后进入燃料电池，上位机采集数据并控制盐雾发生器的超声雾化功率、记录相应的超声雾化功率下所得到的空气中所含盐雾的浓度，存储的数据可供直接调用。
[0012]在一较佳的实施例中，还控制盐雾空气的供给方法:
[0013]步骤S1：设置所测试燃料电池的单电池个数n；设置要测试大气盐雾浓度C
set
；测试采用燃料电池空气计量比R
air
，测试采用燃料电池氢气计量比R
H2
，燃料电池测试最大电流I
max
，
[0014]步骤S2：控制空气流量V
max
＝0.0166*n*R
air*
I
max
；
[0015]步骤S3：上位机调节控制盐雾发生器中超声波雾化器的功率，当空气中盐雾浓度C＜C
set
时，旁路三通阀打开旁通，空气排空；当空气中盐雾浓度C＝C
set
时，上位机维持盐雾发生器功率，记录空气流量与超声波雾化器功率关系，存储供下次相同浓度的盐雾含量空气时直接调用；
[0016]步骤S4：设定燃料电池恒流加载步骤电流I0，I1，I2…
I(t)
…
I
max
；
[0017]设置氢气供给V
H2
＝0.00696*n*R
H2
*I(t)
[0018]设置空气供给V
airin
＝0.0166*n*R
air*
I(t)
[0019]设置空气旁通阀流量V
bypass
＝V
max
‑
V
air in
＝0.0166*n*R
air*
I
max
‑
0.0166*n*R
air*
I(t)＝0.0166*n*R
air
*{I
max
‑
I(t)}；
[0020]步骤S5：燃料电池开始加载，进行盐雾空气的性能测试；
[0021]步骤S6：上位机记录燃料电池测试数据。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供一种模拟含盐雾大气环
境的燃料电池测试装置及其控制方法，根据测试需要模拟出海洋高盐雾含量的大气环境，空气中盐雾含量可调，可模拟不同海域，不同季风状态下的海洋大气盐雾含量。为验证高盐雾含量的空气对燃料电池性能影响提供测试装置，为燃料电池应用于海洋船舶运输行业的研究提供便利。
附图说明
[002本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置，其特征在于，包括依次连接的电磁阀、质量流量控制器、空气预热器、盐雾/空气混合器、盐雾发生器、补液泵以及储液罐；所述盐雾/空气混合器还连接有空气输送管，所述空气输送管连接有压力传感器、温度传感器以及大气采集吸收器；所述大气采集吸收器还连接有盐雾浓度检测装置；所述空气输送管的出口连接有电控三通阀，所述电控三通阀连接有质量流量计以及燃料电池；所述燃料电池连接有氢气质量流量控制器，所述氢气质量流量控制器连接有减压装置，所述减压装置连接有氢气源。2.根据权利要求1所述的模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置，其特征在于，所述盐雾发生器包括超声波雾化模块、液位传感器以及盐水液罐。3.根据权利要求1所述的模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置，其特征在于，盐雾/空气混合器包括进气口以及出气口；盐雾/空气混合器还设置有伴热带保温层，以及所述盐雾/空气混合器的进气口和出气口之间还设置有盐雾吸入口。4.根据权利要求1所述的模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置，其特征在于，所述压力传感器、温度传感器、质量流量计以及盐雾浓度检测装置分别与上位机的信号输入端连接；所述上位机的信号输出端分别连接有氢气质量流量控制器、负载、电控三通阀、电磁阀、质量流量控制器、空气预热器、盐雾发生器、盐雾浓度检测装置以及大气采集吸收器。5.模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置的控制方法，其特征在于，采用了上述权利要求1至4中任意一项所述的模拟海洋高盐雾大气的燃料电池测试装置；空气由外部空压机提供高压空气，经电磁阀后，由质量流量控制器调节所需的空气质量流量，设定流量的空气经过空气预热器进行预热后进入盐雾/空气混合器；盐雾发生器中产生适当浓度盐雾，盐雾进入盐雾/空气混合器中与空气在混合器中混合后，进入空气输送管中，空气输送管具有伴热带保温层，维持空气的温度恒定在设定的范围内；大气采集吸收器从空气输送管中抽取含盐雾空气并吸收，含盐雾浓度检测装置将所吸收的吸收液进行在线检测，若空气中盐雾含量符合设定值后，电控三通阀调节使得含盐雾空气进入燃料电池阴极，并进行性能测试；氢气通过减压装置减压后，经氢气质量流量控制器控制所设定的流量后进入燃料电池，上位机采集数据并控制盐雾发生器的超声雾化...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢义淳，郑丽萍，黄思宏，陈述，林玉祥，
申请(专利权)人：福建亚南电机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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