本发明专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，包括电磁阀、换热器、温度传感器、压力传感器、水泵、温控阀、膨胀水箱、电导率传感器、流量计、液位计、增湿器等主要零部件；本发明专利技术可上下快速调节阴阳两侧增湿器水温以满足燃料电池快速变载增湿需求，在增湿器和燃料电池之间额外设置一路换热器以保证燃料电池进口气体湿度平稳，在燃料电池出口处设置一路换热器以冷凝尾气中的水分，提高分水效率；本发明专利技术系统可上下快速调节阴阳两侧增湿器水温以满足燃料电池快速变载增湿需求，在增湿器和燃料电池之间额外设置一路换热器以保证燃料电池进口气体湿度平稳，在燃料电池出口处设置一路换热器以冷凝尾气中的水分进一步提高分水效率。分水效率。分水效率。
【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统
[0001]本专利技术属于燃料电池测试台
，具体涉及一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统。
技术介绍
[0002]质子交换膜燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的先进发电装置，是当前最具潜力的氢能应用方式。该发电装置具有环境友好、振动与噪音小、能量密度高、能量转换效率高、功率组合灵活等诸多优点。
[0003]燃料电池测试台用于测试电堆本体的电性能，以评价电堆的密封性能、热管理、电性能等，具体包括：通过对气体流量、气体湿度、气体压力、冷却水流量、电堆工作温度和冷却水温度等关键参数的精确控制，测量在不同条件下电压
‑
电流曲线，功率
‑
电流曲线和单片电压，也可进行恒电流、恒电压、恒功率、电流阶梯或斜坡、实时工况模拟等测试。其中燃料电池测试台冷却水系统一般用于冷却燃料电池电堆和负载。
[0004]目前燃料电池测试台的主要问题有：反应气增湿温度调节能力、精度、稳定性以及尾气汽水分离效率有待进一步提高。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于根据现有技术的不足，为满足燃料电池测试台反应气增湿、尾气汽水分离等要求，设计一种燃料电池测试台冷却水系统。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，包括外部冷却水支路、燃料电池冷却水支路、增湿水支路和反应气保温支路；所述的外部冷却水支路包括并联设置在负载两端的第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器，所述负载、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器通过连接管与外部冷却水管出口端相连，负载、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器的进口端分别通过第九电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀通过连接管进口端与外部冷却水管进口端相连，所述的外部冷却水进口还连接有温度传感器和压力传感器；第三换热器热侧进出口连接氧化气尾排管路，第六换热器热侧进出口连接燃料气尾排管路，用以冷凝阴阳侧尾气中的水分，提高分水效率；所述的燃料电池冷却水支路包括并联在第一换热器两端的燃料电池和第一膨胀水箱，第一换热器的另一出口端连接第十一电磁阀、燃料电池、第一膨胀水箱之后通过第一水泵连接第一换热器的另一进口端；所述的增湿水支路包括阳极增湿水支路和阴极增湿水支路；阳极增湿水支路包括并联在第二换热器两端的第一增湿器，第二换热器的另一出口端连接第一增湿器之后通过第二水泵连接在第二换热器的另一进口端；阴极增湿水支路包括并联在第七换热器两端的第二增湿器，第七换热器的另一出口端依次连接第二增湿器之后通过第七水泵连接在第七换热器的另一进口端；第一增湿器和第
二增湿器用于提高增湿水温，第二换热器和第七换热器用于降低增湿水温，以满足燃料电池快速变载增湿需求；所述的反应气保温支路包括阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路，阳极反应气保温支路包括并联在第四换热器两端的第一加热器、第二加热器和第二膨胀水箱，第四换热器的另一出口端依次连接第一加热器、第二加热器、第二膨胀水箱之后通过第四水泵连接在第四换热器的另一进口端；阴极反应气保温支路包括并联在第五换热器两端的第三加热器、第四加热器和第三膨胀水箱，第五换热器的另一出口端依次连接第三加热器、第四加热器和第三膨胀水箱之后通过第五水泵连接在第五换热器的另一进口端；第一加热器用于加热未增湿燃料气，第二加热器用于加热增湿后燃料气，第三加热器用于加热未增湿氧化气，第四加热器用于加热增湿后氧化气，以保证燃料电池进口燃料气和氧化气湿度平稳。
[0007]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其第一膨胀水箱、第二膨胀水箱、第三膨胀水箱和第一增湿器、第二增湿器设置有电加热器。
[0008]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其第一换热器上还并联有温控阀，温控阀出口端连接换热器热侧进口端，温控阀旁路端连接换热器热侧出口端，用以控制燃料电池进口水温。
[0009]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其外部冷却水进口端与外部冷却水出口端之间连接有第八电磁阀。
[0010]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其第一换热器的入口与第一膨胀水箱的入口之间还连接有第十电磁阀。
[0011]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其燃料电池冷却水支路中的第十一电磁阀进口端通过连接管与第一换热器出口端相连，出口端通过连接管与燃料电池进口端相连，燃料电池进口端连接管上设置有压力传感器、温度传感器、电导率传感器、流量计；其第一膨胀水箱上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计。
[0012]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其增湿水支路中的第一增湿器上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计，第二换热器出口端连接管上设置有温度传感器。
[0013]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其增湿水支路中的第二增湿器上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计，第七换热器进口端连接管上设置有温度传感器；所述的阳极增湿水支路和阴极增湿水支路组成和流程相同。
[0014]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其反应气保温支路中的第二膨胀水箱上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计，第四换热器出口端连接管上设置有温度传感器。
[0015]所述的一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其反应气保温支路中的第三膨胀水箱上还设置有压力传感器、温度传感器和液位计，第五换热器出口端连接管上设置有温度传感器；所述的阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路组成和流程相同。
[0016]本专利技术的有益效果是：1，反应气增湿水温度可上下调节，并保证未增湿气和已增湿气温湿度平稳，在燃料电池变载导致反应气流量变化后能够快速响应；2，通过尾气冷凝进一步提高汽水分离效率，保证尾气管路无产物水聚集，避免背
压波动影响测试效果。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的系统结构示意图。
[0018]图中标记说明：1—第一电磁阀，2—第一换热器，3—第九电磁阀，4—负载，5—第二电磁阀，6—第二换热器，7—第三电磁阀，8—第三换热器，9—第四电磁阀，10—第四换热器，11—第五电磁阀，12—第五换热器，13—第六电磁阀，14—第六换热器，15—第七电磁阀，16—第七换热器，17—第八电磁阀，20—第一水泵，21—温控阀，22—第十电磁阀，23—第十一电磁阀，24—燃料电池，25—第一膨胀水箱，28—电导率传感器，29—流量计，33—第二水泵，34—第一增湿器，39—第七水泵，40—第二增湿器，45—第四水泵，46—第一加热器，47—第二加热器，48—第二膨胀水箱，53—第五水泵，54—第三加热器，55—第四加热器，56—第三膨胀水箱，32/38/44/52/60—液位计，18本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，其特征在于：包括外部冷却水支路、燃料电池冷却水支路、增湿水支路和反应气保温支路；所述的外部冷却水支路包括并联设置在负载（4）两端的第一换热器（2）、第二换热器（6）、第三换热器（8）、第四换热器（10）、第五换热器（12）、第六换热器（14）和第七换热器（16），所述负载（4）、第一换热器（2）、第二换热器（6）、第三换热器（8）、第四换热器（10）、第五换热器（12）、第六换热器（14）和第七换热器（16）的出口端汇集于外部冷却水出口，进口端分别通过第九电磁阀（3）、第一电磁阀（1）、第二电磁阀（5）、第三电磁阀（7）、第四电磁阀（9）、第五电磁阀（11）、第六电磁阀（13）和第七电磁阀（15）汇集于外部冷却水进口；第三换热器（8）热侧进出口连接氧化气尾排管路，第六换热器（14）热侧进出口连接燃料气尾排管路；所述的燃料电池冷却水支路包括并联在第一换热器（2）两端的燃料电池（24）和第一膨胀水箱（25），第一换热器（2）的出口端连接第十一电磁阀（23）、燃料电池（24）、第一膨胀水箱（25）之后通过第一水泵（20）连接第一换热器（2）的进口端；所述的增湿水支路包括阳极增湿水支路和阴极增湿水支路；阳极增湿水支路包括并联在第二换热器（6）两端的第一增湿器（34），第二换热器（6）的出口端连接第一增湿器（34）之后通过第二水泵（33）连接在第二换热器（6）的进口端；阴极增湿水支路包括并联在第七换热器（16）两端的第二增湿器（40），第七换热器（16）的出口端依次连接第二增湿器（40）之后通过第七水泵（39）连接在第七换热器（16）的进口端；第一增湿器（34）和第二增湿器（40）用于提高增湿水温，第二换热器（6）和第七换热器（16）用于降低增湿水温；所述的反应气保温支路包括阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路；阳极反应气保温支路包括并联在第四换热器（10）两端的第一加热器（46）、第二加热器（47）和第二膨胀水箱（48），第四换热器（10）的出口端依次连接第一加热器（46）、第二加热器（47）、第二膨胀水箱（48）之后通过第四水泵（45）连接在第四换热器（10）的进口端；阴极反应气保温支路包括并联在第五换热器（12）两端的第三加热器（54）、第四加热器（55）和第三膨胀水箱（56），第五换热器（12）的出口端依次连接第三加热器（54）、第四加热器（55）和第三膨胀水箱（56）之后通过第五水泵（53）连接在第五换热器（12）的进口端；第一加热器（46）用于加热未增湿燃料气，第二加热器（47）用于加热增湿后燃料气，第三加热器（54）用于加热未...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振，刘剑剑，孙成，谢小进，刘捷，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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