一种快速调节燃料电池测试台气体温湿度的系统的制作方法

本发明涉及燃料电池电源领域，特别涉及一种快速调节燃料电池测试台气体温湿度的系统。

背景技术：

在燃料电池开发过程中，需要对燃料电池的性能及控制参数进行测试标定，摸索出燃料电池堆在不同的工作状态下所需气体的流量，温度，压力，湿度等值。针对燃料电池堆开发过程中的性能测试需求，必须有专门能快速更改阴极，阳极气体流量，温度，压力，湿度等参数的供应系统，使之满足燃料电池测试时，不同条件下的燃料电池性能测试需求。

目前，针对燃料电池开发的测试系统普遍存在温湿度变化响应慢，时间长，控制精度差，温度控制只考虑升温，没有降温等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种快速调节燃料电池测试台气体温湿度的系统，提高了燃料电池测试的准确性，缩短了测试时间。

本发明的目的是这样实现的：

一种快速调节燃料电池测试台气体温湿度的系统，其特征在于，包括气体预热器、干湿气比例调节阀、增湿罐、干湿气体混合器、温度自控模块、膨胀水箱、高压泵、热水循环泵、汽水分离器和目标温度调节器；

所述气体预热器分别接干湿气比例调节阀、目标温度调节器的热端出口和膨胀水箱，所述干湿气比例调节阀的湿气出口接增湿罐的气体入口，所述增湿罐的气体出口和干湿气比例调节阀的干气出口分别与干湿气体混合器的湿气入口和干气出口相接，所述增湿罐的排水口接膨胀水箱，所述膨胀水箱的出口接温度自控模块的入口，所述温度自控模块的出口分别接高压泵的入口和热水循环泵的入口，所述高压泵的出口接回增湿罐，所述热水循环泵的出口接目标温度调节器的热端入口，所述目标温度调节器的冷端入口接干湿气体混合器的气体出口，所述目标温度调节器的冷端出口接汽水分离器的入口。

其中，所述增湿罐内装有高压雾化喷头组和湿膜；所述高压雾化喷头组位于增湿罐内的中部，与高压泵的出口相接；所述湿膜靠近增湿罐的气体出口；所述增湿罐的下方装有疏水阀，增湿罐的排水口经疏水阀后与膨胀水箱相接。

其中，所述干湿气比例调节阀带有湿度自控模块，所述湿度自控模块通过通讯网络与测试台中的上位机实现通讯连接。

其中，所述温度自控模块包括加热器、散热器和控制子模块，所述控制子模块通过通讯网络与测试台中的上位机实现通讯连接，用于控制加热器和散热器的运行。

其中，所述汽水分离器底部的排水口接排水电磁阀后放空，所述汽水分离器的气体出口管路上接有温湿度传感器，所述温湿度传感器与测试台中的上位机通讯连接。

本发明的有益效果为：通过本系统的使用，实现气体温度快速升降温循环变化对燃料电池影响的相关测试；实现气体湿度快速循环变化对燃料电池影响的相关测试；以及减少温湿度变化等待时间，达到快速响应的需求。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为增湿罐部件示意图。

图3为增湿罐管路连接示意图。

图4为湿度自控模块原理示意图。

图5为温度自控模块原理示意图。

图6为本发明的实施例示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种快速调节燃料电池测试台气体温湿度的系统，包括气体预热器1、干湿气比例调节阀2、增湿罐3、干湿气体混合器4、温度自控模块5、膨胀水箱6、高压泵7、热水循环泵8、汽水分离器9和目标温度调节器13。

气体预热器1分别接干湿气比例调节阀2、目标温度调节器13的热端出口和膨胀水箱6，干湿气比例调节阀2的湿气出口接增湿罐3的气体入口，增湿罐3的气体出口和干湿气比例调节阀2的干气出口分别与干湿气体混合器4的湿气入口和干气出口相接，增湿罐3的排水口接膨胀水箱6，膨胀水箱6的出口接温度自控模块5的入口，温度自控模块5的出口分别接高压泵7的入口和热水循环泵8的入口，高压泵7的出口接回增湿罐3，热水循环泵8的出口接目标温度调节器13的热端入口，目标温度调节器13的冷端入口接干湿气体混合器4的气体出口，目标温度调节器13的冷端出口接汽水分离器9的入口。

汽水分离器9底部的排水口接排水电磁阀后放空，所述汽水分离器9的气体出口管路上接有温湿度传感器，所述温湿度传感器与测试台中的上位机通讯连接。

如图2和图2所示，增湿罐3内装有高压雾化喷头组12和湿膜11。所述高压雾化喷头组12位于增湿罐3内的中部，与高压泵7的出口相接。所述湿膜11靠近增湿罐3的气体出口，以保证增湿后的气体不含液态水颗粒。所述增湿罐3的下方装有疏水阀13，增湿罐3的排水口经疏水阀13后与膨胀水箱6相接，用于及时排空罐内液态水。

如图4所示，所述干湿气比例调节阀2带有湿度自控模块，所述湿度自控模块通过通讯网络与测试台中的上位机实现通讯连接。

如图5所示，所述温度自控模块5包括加热器、散热器和控制子模块，所述控制子模块通过通讯网络与测试台中的上位机实现通讯连接，用于控制加热器和散热器的运行。

如图6所示，本系统使用时，在汽水分离器9的气体出口端接燃料电池堆，气体预热器1的气体入口接气源(空气或氢气)。为方便将气体调压至燃料电池堆测试所需压力，在气体预热器1的气体入口可以装减压阀或流量控制器。

本系统的工作原理如下：气体进入气体预热器1，本系统根据测试需求，通过温度自控模块5快速调节气体预热器1热端介质到目标温度，实现对气体的预热。接着，预热后的气体分两路流出，一路通过干湿气比例调节阀2进入增湿罐3，通过温度自控模块5将管路中的水经过加热或散热至测试所需目标温度，再由高压泵7增压至高压雾化喷头组12的额定工作压力后，通过高压雾化喷头组12对进入增湿罐3内的气体进行增湿，增湿后的气体通过湿膜11去除液态水颗粒成为湿度饱和气体后进入干湿气体混合器4；另一路直接进入干湿气体混合器4。混合后的气体再通过目标温度调节器13汽化气体中的水份并调节气体露点温度至测试所需目标值后，进入汽水分离器9去除气体中的液态水颗粒，最终进入燃料电池堆。

其中，干湿气比例调节阀2中的湿度自控模块，通过安装在燃料电池堆阴极(阳极)气体入口处的温湿度传感器反馈值和目标值的对比，进行PI算法后，调节干湿气比例调节阀2的角度，并实现实时快速地更改，最终达到使得进入燃料电池堆的气体温湿度可以快速更改为测试所需目标温湿度的目的。