【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，尤其是涉及一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统及其使用方法。
技术介绍
1、燃料电池电化学反应中，阳极为氢气，阴极为氧气，在正常环境中使用时，更多通过空压机对空气进行压缩进入燃料电池阴极腔，通过空气中包含的氧气进行整体的电化学反应，但在一些特殊环境中，例如潜艇，无法正常获取空气，则通过使用纯氧或氧气氮气混合的特殊方式进行燃料电池阴极腔体的燃料供给。
2、但因氧气输送有许多注意要点，在氧气管道的弯头、分岔口、异径管等处不得有焊渣、铁粉等，更不允许采用折皱弯头，否则会引起燃烧或爆炸等严重事故；同时氧气管道的安装及使用环境也有一定的洁净度要求，避免纯氧接触到油脂发生燃烧现象。从安全层面考虑和正常测试的方面考虑，现有的燃料电池电堆测试台阴极通常为空气，很少有纯氧供给的方式。
3、经过检索，中国专利技术专利申请cn102800882a公开了一种燃料电池发电系统，该系统就采用了氢/氧燃料电池技术路线，即来自于储氢装置的纯氢气和来自于储氧装置的纯氧气，直接在氢氧燃料电池模块内部产生电化学反应，产生电能供水下设备使用。但是上述专利未考虑对纯氧气体进行高温加热及控制，对于燃料电池电堆测试的应用存在一定的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统及其使用方法，该系统采用氢/氧燃料电池技术路线，可对纯氧气体进行高温加热，可实现安全可靠的将氧气加热到20-200℃范围内，实
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，所述燃料电池电堆控温系统用于控制纯氧以不同温度和含量进入被测件电池电堆，所述燃料电池电堆控温系统包括纯氧预处理单元、空气预处理单元、氮气预处理单元、气体管道混合器、纯氧加湿单元、纯氧控温单元、纯氧降温单元和阴极水气分离单元，
4、所述纯氧预处理单元、空气预处理单元和氮气预处理单元均通过管道与气体管道混合器连接，
5、所述气体管道混合器通过管道与纯氧控温单元连接，相连的管道上还引出一条设有纯氧加湿单元的支路，
6、所述纯氧控温单元通过管道与被测件电池电堆连接，所述被测件电池电堆通过管道依次与纯氧降温单元和阴极水气分离单元连接，
7、所述气体管道混合器用于将多种气体按一定比例混合。
8、进一步地，所述被测件电池电堆上设有阳极入口和阳极出口，所述阳极入口与纯氧控温单元通过管道相连，所述阳极出口与纯氧降温单元通过管道相连；
9、所述纯氧控温单元与被测件电池电堆阳极入口相连的管道上依次设有第二压力传感器和第四温度传感器，所述第二压力传感器用于检测被测件电池电堆的入口压力，所述第四温度传感器用于检测被测件电池电堆的入口温度；
10、所述纯氧降温单元与被测件电池电堆阳极出口相连的管道上依次设有第三压力传感器和第五温度传感器，所述第三压力传感器用于检测被测件电池电堆的出口压力，所述第五温度传感器用于检测被测件电池电堆的出口温度。
11、进一步地，所述纯氧预处理单元与气体管道混合器相连的管道上设有纯氧流量控制单元，
12、所述纯氧流量控制单元包括第一质量流量控制器和第一单向阀，所述第一质量流量控制器和第一单向阀依次设于纯氧预处理单元与气体管道混合器相连的管道上，
13、所述第一质量流量控制器用于控制实际氧气流量，所述第一单向阀用于防止无需混合氧气时，空气或氮气压力对第一质量流量控制器进行反向冲击。
14、上述更进一步地，所述纯氧预处理单元包括氧气输送管道和依次设置在氧气输送管道上的减压阀、过滤器和电磁阀，
15、氧气经过减压阀、过滤器进行调节压力和过滤杂质后，通过电磁阀进入纯氧流量控制单元，最终进入气体管道混合器。
16、作为优选的技术方案，纯氧所经过管道、零部件均进行了脱油脱脂，氧气管道选用专用氧气阀门，阀门进行严格脱脂；氧气管道的弯头、分岔头、异径管等处均无铁粉焊渣等，且杜绝采用折皱弯头；管道中的氧气气流速度不超过gb16912-1997要求的最高允许流速。
17、进一步地，所述空气预处理单元与气体管道混合器相连的管道上设有空气流量控制单元，
18、所述空气流量控制单元包括第二质量流量控制器和第三单向阀，所述第二质量流量控制器和第三单向阀依次设于空气预处理单元与气体管道混合器相连的管道上，
19、所述第二质量流量控制器用于控制实际空气流量，所述第三单向阀用于防止无需混合空气时，氧气或氮气压力对第二质量流量控制器进行反向冲击。
20、上述更进一步地，所述空气预处理单元包括空气输送管道和依次设置在空气输送管道上的减压阀、过滤器和电磁阀，
21、空气经过减压阀、过滤器进行调节压力和过滤杂质后，通过电磁阀进入空气流量控制单元，最终进入气体管道混合器。
22、进一步地，所述氮气预处理单元与气体管道混合器相连的管道上设有氮气流量控制单元，
23、所述氮气流量控制单元包括第三质量流量控制器和第四单向阀，所述第三质量流量控制器和第四单向阀依次设于氮气预处理单元与气体管道混合器相连的管道上，
24、所述第三质量流量控制器用于控制实际氮气流量，所述第四单向阀用于防止无需混合氮气时，空气或氧气压力对第三质量流量控制器进行反向冲击。
25、上述更进一步地，所述氮气预处理单元包括氮气输送管道和依次设置在氮气输送管道上的减压阀、过滤器和电磁阀，
26、氮气经过减压阀、过滤器进行调节压力和过滤杂质后，通过电磁阀进入氮气流量控制单元，最终进入气体管道混合器。
27、进一步地，所述燃料电池电堆控温系统还包括干湿气体切换单元，所述干湿气体切换单元包括三通球阀和第二单向阀，所述三通球阀同时与气体管道混合器、纯氧加湿单元和纯氧控温单元通过管道连接，所述三通球阀用于切换干湿气体，并控制分配湿气体和干气体的混合比例；
28、所述纯氧加湿单元与纯氧控温单元相连的管道上设有第二单向阀，所述第二单向阀用于防止气体逆向流动，避免纯干气进入纯氧加湿单元。
29、上述更进一步地，所述纯氧加湿单元包括通过管道依次相连的加湿罐、变频水泵、第二加热器和第三板式换热器，所述第三板式换热器另一端通过管道与加湿罐相连，
30、所述加湿罐的气体入口通过管道与三通球阀相连，所述加湿罐的气体出口通过管道与第二单向阀相连，
31、所述加湿罐补水口通过管道与补水入口相连，所述加湿罐的排水口通过管道与排水出口相连，
32、所述变频水泵用于提供循环动力、控制管道的流量和压力。
33本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，所述燃料电池电堆控温系统用于控制纯氧以不同温度和含量进入被测件电池电堆(36)，其特征在于，所述燃料电池电堆控温系统包括纯氧预处理单元(1)、空气预处理单元(30)、氮气预处理单元(33)、气体管道混合器(4)、纯氧加湿单元(6)、纯氧控温单元、纯氧降温单元(27)和阴极水气分离单元(29)，
2.根据权利要求1所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述被测件电池电堆(36)上设有阳极入口(37)和阳极出口(38)，所述阳极入口(37)与纯氧控温单元通过管道相连，所述阳极出口(38)与纯氧降温单元(27)通过管道相连；
3.根据权利要求1所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述纯氧预处理单元(1)与气体管道混合器(4)相连的管道上设有纯氧流量控制单元，
4.根据权利要求1所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述燃料电池电堆控温系统还包括干湿气体切换单元，所述干湿气体切换单元包括三通球阀(5)和第二单向阀(7)，所述三通球阀(5)同
5.根据权利要求4所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述纯氧加湿单元(6)包括通过管道依次相连的加湿罐(6.3)、变频水泵(6.4)、第二加热器(6.5)和第三板式换热器(6.7)，所述第三板式换热器(6.7)另一端通过管道与加湿罐(6.3)相连，
6.根据权利要求5所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述加湿罐(6.3)上设有加湿罐液位传感器(6.14)，所述加湿罐液位传感器(6.14)用于检测加湿罐(6.3)的液位；
7.根据权利要求2所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述纯氧控温单元包括加热带(8)、第一板式换热器(9)、膨胀水箱(12)、循环水泵(14)、第一加热器(16)和第二板式换热器(20)，
8.根据权利要求1所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述纯氧降温单元(27)与阴极水气分离单元(29)相连的管道上设有背压比例阀(28)，所述背压比例阀(28)用于控制整条空气管路背压，以控制进被测件电池电堆(36)的空气压力；
9.一种如权利要求1-8中任一所述的可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：
10.根据权利要求9所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统的使用方法，其特征在于，步骤S3中，所述换热量的计算公式为Q＝c·m·Δt，其中，Q为每秒所需的换热量，c为氧气的比热容，m为氧气的质量，Δt为升高或降低的温度；
...【技术特征摘要】
1.一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，所述燃料电池电堆控温系统用于控制纯氧以不同温度和含量进入被测件电池电堆(36)，其特征在于，所述燃料电池电堆控温系统包括纯氧预处理单元(1)、空气预处理单元(30)、氮气预处理单元(33)、气体管道混合器(4)、纯氧加湿单元(6)、纯氧控温单元、纯氧降温单元(27)和阴极水气分离单元(29)，
2.根据权利要求1所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述被测件电池电堆(36)上设有阳极入口(37)和阳极出口(38)，所述阳极入口(37)与纯氧控温单元通过管道相连，所述阳极出口(38)与纯氧降温单元(27)通过管道相连；
3.根据权利要求1所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述纯氧预处理单元(1)与气体管道混合器(4)相连的管道上设有纯氧流量控制单元，
4.根据权利要求1所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述燃料电池电堆控温系统还包括干湿气体切换单元，所述干湿气体切换单元包括三通球阀(5)和第二单向阀(7)，所述三通球阀(5)同时与气体管道混合器(4)、纯氧加湿单元(6)和纯氧控温单元通过管道连接，所述三通球阀(5)用于切换干湿气体，并控制分配湿气体和干气体的混合比例；
5.根据权利要求4所述的一种可纯氧高温加热的燃料电池电堆控温系统，其特征在于，所述纯氧加湿单元(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，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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