一种燃料电池加湿器性能测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃料电池加湿器性能测试装置及方法，涉及燃料电池技术领域，该装置包括供气单元和测试单元；供气单元向加湿器供气，加湿器将气体加湿后输入至测试单元，该测试单元包括依次连接的旋流管、气体整流器和分流腔体，分流腔体末端设置多个主回路分流阀和取样回路分流阀，加湿气体通过分流阀分别进入相应的分流管路，主回路分流阀分流管路和取样回路分流阀分流管路并联，取样回路分流阀分流管路上的气水分离器对加湿气体进行气液分离，分离后的气液两路分别通过两路管路，再与主回路分流阀分流管路汇集到同一输出管路。本发明专利技术采用并联管路分流和气水分离的方法，实现长时间、大流量、高相对湿度的加湿器性能准确测试。高相对湿度的加湿器性能准确测试。高相对湿度的加湿器性能准确测试。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池加湿器性能测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池加湿器性能测试装置及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述只是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）具有无污染、体积小、转换效率高、能量密度高、可低温启动等优势，目前燃料电池在便携式电源、车用动力电源、分布式发电站等领域广泛应用。从PEMFC前期研发到后期验证和制造的整个过程，都离不开燃料电池测试系统：研发阶段，测试系统帮助确定和优化能量输出的特征，以提高燃料电池的寿命和鲁棒性；验证阶段，测试系统帮助优化设计降低成本，以备大规模生产；制造阶段，测试系统用于监测电池是否符合设计规范等。目前，通常利用燃料测试系统如燃料电池测试台这一电子测量仪器来对燃料电池进行测试，其中，燃料电池测试台的核心模块之一便是加湿器。
[0004]燃料电池测试台在对燃料电池电堆进行测试时，需要持续而稳定地向被测件进行空气和氢气的供给，由于质子交换膜上有很多磺酸根，只有在湿润的情况下质子才可以稳定的通过，因此在测试过程中需要对燃料电池的进气进行加湿，即，燃料电池测试台中的加湿器主要用于对燃料电池的进气进行加湿。同时，燃料电池测试台在测试PEMFC的过程中，质子交换膜的含水量是非常重要的因素，对被测件（燃料电池电堆）的性能和寿命有着重要的作用。当质子交换膜的含水量过低时，质子的通过率会下降，进而导致电堆的性能下降，在这种情况下测试台架的长时间工作将会导致质子交换膜的损坏，即被测件会在测试过程中被损坏，测试无法进行；相反的，如果燃料电池的含水量过高则会出现水淹现象，同样会导致燃料电池的损坏。因此燃料电池测试台中的加湿器对于整个测试过程至关重要，通过加湿器让质子交换膜保持适当的含水量，才能使得燃料电池保持最佳的测试状态。也就是说，燃料电池测试台对燃料电池进行测试时，对供给的空气和氢气的温度、湿度、压力、流量等都有较高的要求，需要燃料电池加湿器实现精确的加湿控制。
[0005]目前，行业内的燃料电池测试台大多采用外置加湿器进行气体的加湿，以满足不同加湿要求。随着燃料电池电堆测试台向高功率级别的研发趋势发展，利用加湿器对大流量的气体进行加湿后，由于管路中的温度或者压力变化，湿热空气很容易在后续的管路中和零部件附件上产生结露，进而影响测试的正常进行。同时，供气湿度是对氢燃料电池性能测试影响极大的因素，其精确度是用来衡量燃料电池测试台的重要因素之一，行业内目前普遍使用探头式温湿度传感器进行测量，并以此为基础进行加湿器的性能测试和控制。然而，在利用加湿器进行大流量气体加湿时，一方面鼓泡加湿或喷淋加湿的方式有可能会在加湿过程中在湿热气体流中混入飞溅的液滴，影响测量的准确性，另一方面在高湿度环境下，温湿度传感器的探头极易结露，进而影响到测量结果的准确度，导致温湿度传感器在测试过程中并不能很好的反应测试台加湿器的湿气供给情况，也就无法判断加湿器的性能与
燃料电池测试条件是否匹配。现有的燃料电池加湿器测试装置或系统，如申请号为202111413059.X的中国专利提出了一种燃料电池空气加湿器性能测试装置及方法，其仍旧采用常规的的测试手段，无法解决在高湿度环境下，湿度传感器的探头处极易结露，进而影响湿度测量精度的问题，且无法实现长时间的测量。
[0006]综上所述，在燃料电池测试台加湿器的研发过程中，缺乏对加湿器本身有效而准确的性能测试工具，现有方案中通过温湿度传感器对加湿器进行性能测试，由于上述原因，湿度传感器无法长时间稳定而准确地提供反应加湿器真实性能的数据，燃料电池测试台加湿器的设计制作和使用过程往往存在着偏差，进而导致实际效果不理想，最终影响到燃料电池测试台的整体测试性能。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种燃料电池加湿器性能测试装置及方法，采用并联管路分流的方法将燃料电池测试台中难以实现的精确测量大流量气体转化为测量小流量气体，避免由于气体流量较大而导致的加湿器性能测试不准确的问题；同时采用气水分离的方法，将高湿度环境转化为常规湿度环境进行测量，解决难以精确测试高相对湿度气体下加湿器性能的问题；通过所述测试装置，实现对燃料电池加湿器性能如阻流、加湿能力的实时、准确测试。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：本专利技术第一方面提供了一种燃料电池加湿器性能测试装置。
[0009]一种燃料电池加湿器性能测试装置，包括供气单元和测试单元；所述供气单元用于向加湿器供气，加湿器将气体加湿后输入至测试单元；所述测试单元包括依次连接的旋流管、气体整流器和分流腔体，所述分流腔体的末端封闭，所述末端设置多个主回路分流阀和取样回路分流阀，分流腔体中的加湿气体通过分流阀后进入相应的分流阀分流管路，所述主回路分流阀分流管路和取样回路分流阀分流管路并联；所述取样回路分流阀分流管路上设有气水分离器，用于将加湿气体中的气液分离，分离后的气液两路分别进入第一管路和第二管路，所述第一管路和第二管路再与主回路分流阀分流管路共同汇集到同一输出管路。
[0010]进一步的技术方案，所述旋流管内含旋流叶片和滤网，所述旋流叶片用于将输入的加湿气体的不对称流型调整为均匀环状流型，所述滤网用于阻隔加湿气体中的飞溅液滴；所述气体整流器与所述旋流管相配合，用于辅助调整加湿气体的流型。
[0011]进一步的技术方案，所述第一管路上设有温湿度传感器，所述温湿度传感器用于检测加湿气体中气体的温湿度；第二管路上设有液体流量计，所述液体流量计用于检测加湿气体中液体的流量。
[0012]进一步的技术方案，所述多个主回路分流阀用于控制分流的流量和数目；所述加湿气体通过多个主回路分流阀分别进入相应的分流管路后，再汇集到同一主管路；所述主管路与取样回路分流阀分流管路汇集到同一输出管路。
[0013]进一步的技术方案，所述主管路上设有第三压力传感器和温度传感器，用于检测
主管路中的压力和温度。
[0014]进一步的技术方案，所述输出管路上设有背压阀，用于保持管路所需压力。
[0015]进一步的技术方案，在管路外部设置伴热带，用于保持管路内加湿气体的温度。
[0016]进一步的技术方案，所述供气单元包括压缩机、膨胀机和电机，通过电机驱动压缩机、膨胀机运行，生成气体；所述供气单元与加湿器通过管路连接，管路上设有第一压力传感器，用于检测供气单元输入加湿器的气体的压力；所述测试单元与加湿器通过管路连接，管路上设有第二压力传感器，用于检测加湿器输入测试单元的加湿气体的压力。
[0017]本专利技术第二方面提供了一种燃料电池测试台加湿器性能测试方法。
[0018]一种燃料电池测试台加湿器性能测试方法，基于所述的燃料电池测试台加湿器性能测试装置实现，包括以下步骤：打开多个主回路分流阀，通过上位机驱动供气单元生成气体，并将气体输入至加湿器中，同时设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池加湿器性能测试装置，其特征是，包括供气单元和测试单元；所述供气单元用于向加湿器供气，加湿器将气体加湿后输入至测试单元；所述测试单元包括依次连接的旋流管、气体整流器和分流腔体，所述分流腔体的末端封闭，所述末端设置多个主回路分流阀和取样回路分流阀，分流腔体中的加湿气体通过分流阀后进入相应的分流阀分流管路，所述主回路分流阀分流管路和取样回路分流阀分流管路并联；所述取样回路分流阀分流管路上设有气水分离器，用于将加湿气体中的气液分离，分离后的气液两路分别进入第一管路和第二管路，所述第一管路和第二管路再与主回路分流阀分流管路共同汇集到同一输出管路。2.如权利要求1所述的燃料电池加湿器性能测试装置，其特征是，所述旋流管内含旋流叶片和滤网，所述旋流叶片用于将输入的加湿气体的不对称流型调整为均匀环状流型，所述滤网用于阻隔加湿气体中的飞溅液滴；所述气体整流器与所述旋流管相配合，用于辅助调整加湿气体的流型。3.如权利要求1所述的燃料电池加湿器性能测试装置，其特征是，所述第一管路上设有温湿度传感器，所述温湿度传感器用于检测加湿气体中气体的温湿度；第二管路上设有液体流量计，所述液体流量计用于检测加湿气体中液体的流量。4.如权利要求1所述的燃料电池加湿器性能测试装置，其特征是，所述多个主回路分流阀包括第一主回路分流阀和第二主回路分流阀，用于控制分流的流量和数目；所述加湿气体通过多个主回路分流阀分别进入相应的管路后，再汇集到同一主管路；所述主管路与取样回路分流阀分流管路汇集到同一输出管路。5.如权利要求4所述的燃料电池加湿器性能测试装置，其特征是，所述主管路上设有第三压力传感器和温度传感器，用于检测主管路中的压力和温度。6.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙胜敏，孙玉泉，王锋，周媛，丛林，王延波，
申请(专利权)人：山东省产品质量检验研究院，
类型：发明
国别省市：