对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统。本实用新型专利技术的技术方案是：一种对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统，包括PEM燃料电池以及与PEM燃料电池连接的阳极供气单元、阴极供气单元、阳极出口单元和阴极出口单元；本方案构建了燃料电池发电过程中生成水的研究环境，可视化电堆内部的过干，过湿状态，为电堆性能提升提供理论基础及依据。同时通过对气体状态的单一条件变化，来确认电堆内部最佳工作条件，基于可视化、可控试验条件、实时连续监控的试验模式，能够即使燃料电池发电时的条件发生变化，且可能影响气体湿度计测的条件发生时,能够精确地测量从燃料电池排出的气体的湿度即水的量。即水的量。即水的量。

【技术实现步骤摘要】
对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统


[0001]本技术涉及燃料电池
，特别涉及一种对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统。

技术介绍

[0002]固体高分子型燃料电池所具备的电解质膜在湿润状态下显示出较高的质子传导性，即含水量越低，质子传导性也越低。因此，为了保持燃料电池的电池性能，必须维持电解质膜的充分含水量。因此，燃料电池用于发电时，提供给燃料电池的气体中的水的量和/或从电池排出的气体中的水的量变得重要。
[0003]传统上，作为管理如上所述供给燃料电池的气体中的水的量的构成之一，在对燃料气体进行加湿并供给燃料电池时，根据测量燃料气体的露点温度的结果对燃料气体进行加湿。然而，即使在以这种方式测量提供给燃料电池的气体和/或从燃料电池排出的气体中的湿度的情况下，气体中的水的量(水蒸气的量和液态水的量)通常使用露点计等用于计测湿度的计测装置来测量，然而，当气体的流量、气体的温度等条件变动时，根据气体中的液水状态，有时露点计精度不够，使得测量结果不准。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本技术的主要目的在于提供一种能够即使燃料电池发电时的条件发生变化，且可能影响气体湿度计测的条件发生时,能够精确地测量从燃料电池排出的气体的湿度即水的量的对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：一种对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统，包括PEM燃料电池以及与PEM燃料电池连接的阳极供气单元、阴极供气单元、阳极出口单元和阴极出口单元；所述阳极供气单元与PEM燃料电池之间设置有阳极加湿罐以及第一加热带，所述阳极供气单元与阳极加湿罐之间设置有第一流量计，所述第一加热带与PEM燃料电池之间依次设置有第一露点计、第一温度计、第一压力传感器、第二流量计以及第二压力传感器；所述阴极供气单元与PEM燃料电池之间设置有阴极加湿罐以及第二加热带，所述阴极供气单元与阴极加湿罐之间设置有第三流量计，所述第二加热带与PEM燃料电池之间依次设置有第二露点计、第二温度计、第三压力传感器、第四流量计以及第四压力传感器；所述阳极出口单元包括第三加热带，所述第三加热带至排出口依次设置有第三露点计、第三温度计、第五压力传感器以及第五流量计，所述PEM燃料电池与第三加热带之间设置有第六压力传感器；所述阴极出口单元包括第四加热带，所述第四加热带至排出口依次设置有第四露点计、第四温度计、第七压力传感器以及第六流量计，所述PEM燃料电池与第四加热带之间设置有第八压力传感器。
[0006]优选的，所述PEM燃料电池与第三加热带之间设置有第一汽化器，所述PEM燃料电池与第四加热带之间设置有第二汽化器。
[0007]本技术相对于现有技术具有如下优点，即为在阳极，进入与流出电堆的水分的差，理论上，在电堆正常工作时，理论的产水量为Qs，若Qw3
‑
Qw1>Qs说明电堆内产水量大于理论值，存在水淹风险，反之，当Qw3
‑
Qw1<Qs时，电堆内可能存在过干状态，不利于电堆的工作。
[0008]同样的，在阴极，同样可以得出公式Qw2＝Qdry2*Pw2(Ptotal2
‑
Pw2)，Qw4＝Qdry4*Pw4(Ptotal4
‑
Pw4)，同样可以根据Qw4
‑
Qw2的计算结果，来判断阴极在反应过程中，产物水与理论值的差别。
[0009]通过上述测试方案，调节进入电堆气体的温度，湿度，流量，压力等物理量，观察阴阳极产水量与理论值的差，从而找到电堆工作的最佳工况点。
[0010]本方案构建了燃料电池发电过程中生成水的研究环境，可视化电堆内部的过干，过湿状态，为电堆性能提升提供理论基础及依据。同时通过对气体状态的单一条件变化，来确认电堆内部最佳工作条件，基于可视化、可控试验条件、实时连续监控的试验模式，摆脱了目前燃料电池研究基于“试错”的研究手段和测试评价方法。
附图说明
[0011]图1为本技术的一种对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统的结构示意图。
[0012]图中：1、PEM燃料电池；11、阳极供气单元；12、第一流量计；13、第一加热带；14、阳极加湿罐；15、第一露点计；16、第一温度计；17、第一压力传感器；18、第二流量计；19、第二压力传感器；21、阴极供气单元；22、第三流量计；23、第二加热带；24、阴极加湿罐；25、第二露点计；26、第二温度计；27、第三压力传感器；28、第四流量计；29、第四压力传感器；31、第一汽化器；33、第三加热带；35、第三露点计；36、第三温度计；37、第五压力传感器；38、第五流量计；39、第六压力传感器；41、第二汽化器；43、第四加热带；45、第四露点计；46、第四温度计；47、第七压力传感器；48、第六流量计；49、第八压力传感器。
具体实施方式
[0013]下面结合附图对本技术作进一步说明。
[0014]如图1所示，一种对PEM燃料电池1发电状态下生成水量的可视化评测系统，包括PEM燃料电池1以及与PEM燃料电池1连接的阳极供气单元11、阴极供气单元21、阳极出口单元和阴极出口单元；所述阳极供气单元11与PEM燃料电池1之间设置有阳极加湿罐14以及第一加热带13，所述阳极供气单元11与阳极加湿罐14之间设置有第一流量计12，所述第一加热带13与PEM燃料电池1之间依次设置有第一露点计15、第一温度计16、第一压力传感器17、第二流量计18以及第二压力传感器19；所述阴极供气单元21与PEM燃料电池1之间设置有阴极加湿罐24以及第二加热带23，所述阴极供气单元21与阴极加湿罐24之间设置有第三流量计22，所述第二加热带23与PEM燃料电池1之间依次设置有第二露点计25、第二温度计26、第三压力传感器27、第四流量计28以及第四压力传感器29；所述阳极出口单元包括第三加热带33，所述第三加热带33至排出口依次设置有第三露点计35、第三温度计36、第五压力传感器37以及第五流量计38，所述PEM燃料电池1与第三加热带33之间设置有第六压力传感器39；所述阴极出口单元包括第四加热带43，所述第四加热带43至排出口依次设置有第四露
点计45、第四温度计46、第七压力传感器47以及第六流量计48，所述PEM燃料电池1与第四加热带43之间设置有第八压力传感器49。
[0015]优选的，所述PEM燃料电池1与第三加热带33之间设置有第一汽化器31，所述PEM燃料电池1与第四加热带43之间设置有第二汽化器41。
[0016]本方案的一种对PEM燃料电池1发电状态下生成水量的可视化评测系统的工作原理是：从阳极供气单元11的阳极气体发生器产生进入PEM燃料电池1电堆的干燥气体，第一流量计12进行干燥气体流量Qdry1的测量，干燥气体进入加湿罐进行加湿后，含带水分，进入管路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对PEM燃料电池发电状态下生成水量的可视化评测系统，其特征在于：包括PEM燃料电池以及与PEM燃料电池连接的阳极供气单元、阴极供气单元、阳极出口单元和阴极出口单元；所述阳极供气单元与PEM燃料电池之间设置有阳极加湿罐以及第一加热带，所述阳极供气单元与阳极加湿罐之间设置有第一流量计，所述第一加热带与PEM燃料电池之间依次设置有第一露点计、第一温度计、第一压力传感器、第二流量计以及第二压力传感器；所述阴极供气单元与PEM燃料电池之间设置有阴极加湿罐以及第二加热带，所述阴极供气单元与阴极加湿罐之间设置有第三流量计，所述第二加热带与PEM燃料电池之间依次设置有第二露点计、第二温度计、第三压...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖懿，韩广帅，李昕，吴海洲，
申请(专利权)人：云动太仓测控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：