一种质子交换膜燃料电池测试平台制造技术

本实用新型专利技术公开一种质子交换膜燃料电池测试平台，其包括一空气供应系统、一氢气供应系统、一增湿系统、一散热系统及一控制系统，控制系统还包括依次电连接的电流传感器、电堆接触器、电子负载、单电池电压巡检，中央控制器控制各系统中的设备；散热系统还包括在进水管和出水管上分别设有温度传感器及压力传感器；各系统都与燃料电池电堆相连接。本实用新型专利技术的一种质子交换膜燃料电池测试平台，是一种兼具燃料电池堆和燃料电池系统性能测试功能，并可以对燃料电池系统各零部件进行匹配测试的智能化、多功能一体化的质子交换膜燃料电池测试平台。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种质子交换膜燃料电池
的测试平台，尤其涉及一种兼 具燃料电池堆和燃料电池系统性能测试功能，并可以对燃料电池系统各零部件进行匹配测 试的智能化、多功能一体化的质子交换膜燃料电池测试平台。
技术介绍
燃料电池是通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能的装置， 是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率 高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点而在地面发电站、电动车和便携式 电源等方面具有广泛的应用前景。燃料电池内部主要由质子交换膜、电化学反应催化剂、扩 散层和双极板组成。当燃料电池工作时，其内部发生下述反应过程反应气体在扩散层内扩 散，当反应气体到达催化层时，在催化层内被催化剂吸附并发生电催化反应；阳极反应生成 的质子通过质子交换膜内传递到阴极侧，电子经外电路到达阴极，同氧分子反应结合成水， 同时放出热量。电极反应为阳极(负极):H2— 2H++2e阴极(正极):l/202+2H++2e— H20电池反应:Η2+1/202 — H20氢气的流量、温度、压力和湿度，空气的流量、温度、压力和湿度，冷却水的流量、温 度和压力，燃料电池堆流体出入口温差、压差，负载的加载频率变化，系统各零部件的响应 速度等工作参数对于燃料电池的正常运行和效率有着重要的影响。莫志军、朱新坚等在《计算机测量与控制》2005年13卷3期287-290上发表的“质 子交换膜燃料电池实时监测系统软件实现”一文中提到了一种利用VC的mscomm控件实现 上位机和PLC通讯的控制方法，用来实时监测燃料电池系统各参数性能。该系统灵活性较 差，使燃料电池运行起来后可监控调整的参数较少。专利号为200810036146. 6的技术专利和专利号为ZL200820114566. 7的实用 新型专利都提到了一种能测试燃料电池电堆性能的测试平台，该测试台能够监测各运行参 数与燃料电池堆性能之间的关系。专利号为200410093104. 8的技术专利提到一种具 有自我支持和电力输出功能的燃料电池测试系统，可以自己发电启动，自己运行，发出多余 的电力还可以输出供负载或其它电器实用，但是这些测试系统都不能对燃料电池系统进行 测试评估。专利号为CN200620046636. 0的技术专利提到了一种能够对燃料电池发动机 进行稳态特性和动态变工况特性测试的测试平台，可以模拟燃料电池发动机车载运行环 境，专利号为ZL200620046637. 5的技术专利提到一种燃料电池车用驱动电机及控制 系统的测试平台，但是该平台无法对燃料电池堆进行测试评估，无法对燃料电池系统以及 其中的零部件进行匹配测试。对于上述燃料电池测试平台具备对电堆本身或燃料电池系统性能进行测试，监测燃料电池运行时的参数，但是不能实现兼顾电堆和燃料电池系统测试，无法对燃料电池系 统中零部件进行匹配测试，导致燃料电池的开发需要大量的设备投入而大大增加研发和生 产成本。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本技术提出一种质子交换膜燃料电池测试 平台，其针对现有燃料电池测试平台功能单一，无法测试和匹配燃料电池系统中各零部件 的不足，提出一种兼具燃料电池堆和燃料电池系统性能测试功能，并可以对燃料电池系统 各零部件进行匹配测试的智能化、多功能一体化的质子交换膜燃料电池测试平台。本技术可通过以下技术方案予以解决本技术一种质子交换膜燃料电池测试平台，其包括受一控制系统控制的空气 供应系统、氢气供应系统、增湿系统、散热系统，所述空气供应系统包括依次连接的空气过 滤器、风机及控制器；所述氢气供应系统包括依次连接的储气瓶、减压阀、流量计、电磁阀； 所述增湿系统包括氢气增湿系统和空气增湿系统；所述散热系统包括相连接的冷却水箱与 冷却循环水泵；所述控制系统包括中央控制器，所述空气增湿系统和氢气增湿系统分别包 括依次连接的增湿器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器，所述增湿器的一端分别与所 述氢气供应系统出口及所述空气供应系统的出口相连；所述控制系统还包括依次电连接的 电流传感器、电堆接触器、电子负载、单电池电压巡检；所述散热系统还包括在进水管和出 水管上分别设有温度传感器及压力传感器；所述各系统都与燃料电池电堆相连接。所述氢气供应系统还包括连接于所述流量计与电磁阀之间的压力传感器及压力 表。所述空气供应系统还包括与所述风机及控制器相连接的风速仪。所述散热系统还包括一散热风扇。所述散热系统还包括一涡轮流量传感器。所述中央控制器与各系统设备间的通讯方式采用CAN2. 0由于采用以上技术方案，本技术的特点是采用主控计算机进行集中控制，是 一种兼具燃料电池堆和燃料电池系统性能测试功能，并可以对燃料电池系统各零部件进行 匹配测试的智能化、多功能一体化的质子交换膜燃料电池测试平台，通过电子负载进行实 时加载，通过控制程序对温湿度和气体流量进行实时控制，测试燃料电池系统协同作用下 的燃料电池特性，确定燃料电池系统的最佳工作点。附图说明图1是本技术一种质子交换膜燃料电池测试平台模块组成示意图；图2是燃料电池测试平台_电堆测试原理图；图3是燃料电池测试平台_燃料电池系统测试原理图。图中，I是氢气供应系统，II是空气供应系统，III是增湿系统，IV是散热系统，V 是控制系统。具体的零部件1是储气瓶，2是减压阀，3是流量计，4是氢前压力传感器，5是氢 前压力表，6是电磁阀，7是氢气增湿器，8是氢进温度传感器，9是氢进压力传感器，10是氢进湿度传感器，11是氢出电磁阀，12是氢进端口，13是氢出端口，14是空气过滤器，15是风 机及控制器，16是风速仪，17是空气增湿器，18是空进温度传感器，19是空进压力传感器， 20是空进湿度传感器，21是空进端口，22是空出端口，23是水出温度传感器，24是散热风 扇，25是冷却水箱，26是冷却循环水泵，27是涡轮流量传感器，28是水进压力传感器，29是 水进温度传感器，30是水出端口，31是水进端口，32是电流传感器，33是电堆接触器，34是 电子负载，35是单电池电压巡检，36是主控计算机，37是氢气入口接口，38是氢气出口接 口，39是空气入口接口，40是空气出口接口，41是水出端口，42是水入端口，A，燃料电池电 堆。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术如图1所示，本技术一种质子交换膜燃料电池测试平台，其包括空气供应系 统II、氢气供应系统I、增湿系统III、散热系统IV及一控制系统V，空气供应系统II包括 依次连接的空气过滤器14、风机及控制器15、风速仪16 ；氢气供应系统I包括依次连接的 储气瓶1、减压阀2、流量计3、压力传感器4、压力表5、电磁阀6 ；增湿系统III包括氢气增 湿系统和空气增湿系统；散热系统包括相连接的冷却水箱25与冷却循环水泵26 ；该控制系 统包括中央控制器即主控计算机36，空气增湿系统和氢气增湿系统分别包括依次连接的增 湿器17及7、温度传感器18及8、压力传感器19及9、湿度传感器20及10，该增湿器的一 端分别与氢气供应系统出口及空气供应系统的出口相连；该控制系统还包括依次电连接的 电流传感器32、电堆接触器33本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质子交换膜燃料电池测试平台，其包括受一控制系统控制的一空气供应系统、一氢气供应系统、一增湿系统及一散热系统，所述空气供应系统包括依次连接的空气过滤器、风机及控制器；所述氢气供应系统包括依次连接的储气瓶、减压阀、流量计、电磁阀；所述增湿系统包括氢气增湿系统和空气增湿系统；所述散热系统包括相连接的冷却水箱与冷却循环水泵；所述控制系统包括一中央控制器，其特征在于：所述空气增湿系统和氢气增湿系统分别包括依次连接的增湿器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器，所述增湿器的一端分别与所述氢气供应系统出口及所述空气供应系统的出口相连；所述控制系统还包括依次电连接的电流传感器、电堆接触器、电子负载、单电池电压巡检；所述散热系统还包括在进水管和出水管上分别设有温度传感器及压力传感器；所述各系统都与燃料电池电堆相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐麟，张超，陈捷，沈军，章波，陈凌云，马天才，徐先朝，蔡武久，
申请(专利权)人：昆山弗尔赛能源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]