一种燃料电池检测台平台排水循环系统及结构的制作方法

本实用新型涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池检测台平台排水循环系统及结构。

背景技术：

在多种燃料电池中，典型的质子交换膜燃料电池(下称燃料电池)，其膜电极放在两块导电的导流极板中间，两块导流板分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流板，这样形成的一个燃料电池称为单电池。一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极导流面，另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。而每一块双极板本身分解后又是中间用专用铣刻刀加工的水流场，燃料电池工作时产生的热量就是由水流场带走的。为了增大整个燃料电池的总功率，通常将多个单电池通过直叠的方式串联成电池组，所以又称电堆。

燃料电池检测台平台是燃料电池系统开发的关键设备，可对多种不同的电池的电堆进行检测，为燃料电池性能测试、寿命评估和理论基础研究提供实验支撑。燃料电池检测台平台具备完善的系统功能，可模拟各种工况，实现反应物输送适时调节，水、热、电产物平衡控制，是一种集多功能于一体的燃料电池系统。

燃料电池中，质子交换膜燃料电池以氢气、空气(或氧气)为反应原料，在发电时生成产物水，并排出热量，该热量约占总能量的40％～50％，因此必须采取有效的散热方式及时排出这些热能。燃料电池检测台平台采用水循环系统，利用冷却液从电堆的水流场穿过，从而带走电堆发电产生的热量。

然而，在燃料电池检测台平台对安装在平台内的燃料电池进行检测时，涉及到燃料电池的电堆拆卸问题，当对电堆进行拆卸时，现有技术中，一般将燃料电池检测平台中水循环管道中的冷却液全部排出下水道，这样，造成了冷却液的严重浪费。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池检测台平台排水循环系统及结构，解决了现有技术中拆卸电堆时，冷却液被排入下水道造成严重浪费的问题，实现了对冷却液的循环使用。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种燃料电池检测台平台排水循环系统，包括水循环装置和水存储箱，其中，所述水循环装置包括电堆、检测控制器以及散热机构；

所述电堆的出水口与所述检测控制器的第一入水口通过管道连接，所述检测控制器的第一出水口与所述散热机构的入水口通过管道连接，所述散热机构的出水口与所述检测控制器的第二入水口通过管道连接，所述检测控制器的第二出水口与所述电堆的入水口通过管道连接；

所述水存储箱的入水口通过第一管路连接至所述电堆与所述检测控制器之间的管道，所述水存储箱的出水口通过第二管路连接至所述检测控制器与所述散热机构之间的管道；

所述第一管路上设置有排水阀门，所述第二管路上设置有供给阀门和供给水泵。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括排水泵，所述排水泵设置于所述第一管路上；

所述散热机构、所述排水阀门、所述排水泵、所述供给阀门、所述供给水泵分别与所述检测控制器电连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电堆与所述检测控制器之间的管道或者所述检测控制器与所述散热机构之间的管道上设置有排气阀门，所述排气阀门与所述检测控制器电连接，用于排出所述水循环装置中的气体。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电堆与所述检测控制器之间的管道或者所述检测控制器与所述散热机构之间的管道上设置有液位检测器，所述液位检测器与所述检测控制器电连接，用于检测所述水循环装置的管道内的水位。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述水存储箱上部与下部分别设置有溢出检测器和补水检测器；

所述溢出检测器与所述补水检测器分别与所述检测控制器电连接；

所述溢出检测器检测水存储箱内的冷却液是否超过上水位；

所述补水检测器检测水存储箱内的冷却液是否低于下水位。

结合第一方面第三种可能的实施方式或者第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括报警器，所述报警器与所述检测控制器电连接，其中，所述报警器至少采用以下方式之一报警：语音方式、灯光方式和信息显示方式。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括冷却液过滤器，所述冷却液过滤器的入水口通过第二管路连接至所述水存储箱的出水口，所述冷却液过滤器的出水口通过第二管路连接至所述检测控制器与所述散热机构之间的管道。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述散热机构包括一个或者多个风机和/或一个或者多个水冷散热器。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种燃料电池检测台平台结构，包括：氢气存储系统、氧气存储系统以及如第一方面的任意一种实施方式所述的燃料电池检测台平台排水循环系统；

所述氢气存储系统通过氢气流管道与所述电堆的阳极腔连接，所述氧气存储系统通过氧气流管道与所述电堆的阴极腔连接；

所述氢气流管道上设置有与所述检测控制器连接的氢气控制阀，所述氧气流管道上设置有与所述检测控制器连接的氧气控制阀。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括补水系统，所述补水系统包括去离子水水源、补水水泵以及电磁阀；其中，所述补水水泵通过管道连接在所述去离子水水源的出水口与所述水存储箱的入水口之间；所述电磁阀与所述检测控制器电连接，设置在所述水存储箱的入水口处。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台排水循环系统包括水循环装置和水存储箱，其中，水循环装置包括电堆、检测控制器以及散热机构；电堆的出水口与检测控制器的第一入水口通过管道连接，检测控制器的第一出水口与散热机构的入水口通过管道连接，散热机构的出水口与检测控制器的第二入水口通过管道连接，检测控制器的第二出水口与电堆的入水口通过管道连接；水存储箱的入水口通过第一管路连接至电堆与检测控制器之间的管道，水存储箱的出水口通过第二管路连接至检测控制器与散热机构之间的管道；第一管路上设置有排水阀门，第二管路上设置有供给阀门和供给水泵。本实用新型在电堆拆卸过程中利用水存储箱存储水循环装置排出的冷却液，并在燃料电池启动前为水循环装置供给冷却液。解决了现有技术中拆卸电堆时，冷却液被排入下水道造成严重浪费的问题，实现了对冷却液的循环使用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台排水循环系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台排水循环系统的通信连接示意图；

图3为本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台结构的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台结构中补水系统的结构示意图。

图标：

100-电堆；200-检测控制器；300-散热机构；400-水存储箱；010-排水阀门；011-供给阀门；012-排水泵；013-供给水泵；50-燃料电池检测台平台排水循环系统；51-氢气存储系统；52-氧气存储系统；53-补水系统；530-去离子水水源；531-补水水泵；532-电磁阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，在燃料电池检测台平台测试中，对电堆进行拆卸时，一般将燃料电池检测台平台中水循环管道内的冷却液全部排出下水道，造成了冷却液的严重浪费。基于此，本实用新型实施例提供的一种燃料电池检测台平台排水循环系统及结构，可以解决现有技术中拆卸电堆时，冷却液被排入下水道造成严重浪费的问题，实现了对冷却液的循环使用。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种燃料电池检测台平台排水循环系统进行详细介绍。

实施例一：

图1示出了本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台排水循环系统的结构示意图，如图1所示，该排水循环系统包括水循环装置和水存储箱400，其中，水循环装置包括电堆100、检测控制器200以及散热机构300。其中，散热机构300包括一个或者多个风机和/或一个或者多个水冷散热器，在应用中可以根据实际的需要，开启部分或者全部风机或者水冷散热器控制冷却液的降温速度。水存储箱400相较于水循环装置相对位置较低，有利于将水循环装置中的冷却液在重力作用下顺势排到水存储箱400中。

电堆100的出水口与检测控制器200的第一入水口通过管道连接，检测控制器200的第一出水口与散热机构300的入水口通过管道连接，散热机构300的出水口与检测控制器200的第二入水口通过管道连接，检测控制器200的第二出水口与电堆100的入水口通过管道连接。

水存储箱400的入水口通过第一管路连接至电堆100与检测控制器200之间的管道，水存储箱400的出水口通过第二管路连接至检测控制器200与散热机构300之间的管道。其中，第一管路上设置有排水阀门010，所述第二管路上设置有供给阀门011和供给水泵013。

优选的，可以在电堆100的出水口与检测控制器200的入水口之间的管道接入排水三通阀，通过该排水三通阀将第一管路接入电堆100的出水口与检测控制器200的第一入水口之间的管道。当然，也可以以同样的方式将第二管路接入散热机构300的出水口与检测控制器200的第二入水口之间的管道，或者直接将第二管路接入散热机构300的入水口。应当理解，所有可以将第一管路或者第二管路接入水循环装置，以实现水循环装置中的冷却液排出至水存储箱400，并将水存储箱400中的冷却液供给至水循环装置的方式均在本实用新型的保护范围内。

在一个实施例中，所述检测控制器200包括温度传感模块、压力传感模块及流速传感器等，用于检测经过检测控制器200的冷却液的温度、水流压力及流速等参数。

具体的，在燃料电池检测台平台对电堆100的检测过程中，排水阀门010与供给阀门011处于关闭状态，冷却液经过水循环装置的管道在电堆100、检测控制器200以及散热机构300之间循环流动，从而降低电堆100的温度。当需要对燃料电池检测平台中的电堆100进行拆卸时，首先打开排水阀门010，冷却液因为重力作用下排到水存储箱400中，最后关闭排水阀门010，相关人员拆卸电堆100。当相关人员安装电堆100后，启动燃料电池检测台平台时，首先打开供给阀门011，利用供给水泵将水存储箱400中的冷却液泵出至水循环装置进行注水，完成水循环装置的注水过程后，关闭供给阀门011。这样，在电堆100拆卸的过程中也可以防止水循环装置中的冷却液流出管道外，对燃料电池检测平台造成损害。

本实用新型提供的实施例中，在电堆拆卸过程中利用水存储箱400存储水循环装置排出的冷却液，并在燃料电池启动前，利用水存储箱400为水循环装置供给冷却液。解决了现有技术中拆卸电堆时，冷却液被排入下水道造成严重浪费的问题，实现了对冷却液的循环使用。

考虑到，当水存储箱400与水循环装置的相对位置变化，如水存储箱400与水循环装置处于同一水平面，会影响到水循环装置中的冷却液下排到水存储箱400中，因此，上述燃料电池检测台平台排水循环系统还包括排水泵012，该排水泵012设置于第一管路上。

当需要对燃料电池检测平台中的电堆100进行拆卸时，首先打开排水阀门010，利用排水泵012将水循环装置中的冷却液泵出，并将泵出的冷却液送入水存储箱400中，最后关闭排水阀门010，相关人员拆卸电堆100。这样，冷却液的排出过程可以不受水存储箱400与水循环装置的相对位置的影响，使得燃料电池检测台平台排水循环系统的使用更方便。

进一步的，图2示出了本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台排水循环系统的通信连接示意图，为了实现燃料电池检测台平台排水循环系统的自动控制，如图2所示，散热机构300、排水阀门010、排水泵012、供给阀门011、供给水泵013分别与检测控制器200电连接。在一个实施例中，散热机构300的入水口处设置有温度传感器，该温度传感器将采集到的冷却液温度发送至检测控制器200，检测控制器200根据冷却液温度判断是否关闭或者开启散热机构300。在接收到拆卸电堆100的指令，或者电堆100安装完成而启动燃料电池检测台平台的指令后，由检测控制器200自动控制排水阀门010、排水泵012、供给阀门011、供给水泵013的开启和关闭。

考虑到水循环装置的管道中存在大量的气体，进而导致管道内压强较高，冷却液难以注入，基于此，在一个实施例中，电堆100与检测控制器200之间的管道或者检测控制器200与散热机构300之间的管道上设置有排气阀门，该排气阀门与检测控制器200电连接，用于排出所述水循环装置中的气体。

具体的，可以在水循环装置的管道中较高的位置安装排气阀门，以防止冷却液从排气阀门处流出管道。当水存储箱400中的冷却液进入水循环装置之前，由检测控制器200控制打开排气阀门，当水循环装置完成注水过程后，检测控制器200控制关闭排气阀门。

为了准确控制水循环装置中的注水量，电堆100与检测控制器200之间的管道或者检测控制器200与散热机构300之间的管道上设置有液位检测器，该液位检测器与检测控制器200电连接，用于检测水循环装置的管道内的水位。具体的，可以根据实际需要的注水量，选择在水循环装置的管道中合适的位置安装液位检测器。当水循环装置的管道中的水位到达液位检测器时，液位检测器发送达标信息至检测控制器200，检测控制器200接收到该达标信息后，控制关闭供给阀门011以停止注水。

考虑到水存储箱400中的水出现溢出或者缺水的情况，在水存储箱400的上部与下部分别设置有溢出检测器和补水检测器。该溢出检测器与补水检测器分别与检测控制器200电连接；该溢出检测器检测水存储箱400内的冷却液是否超过上水位；该补水检测器检测水存储箱400内的冷却液是否低于下水位。

进一步的，上述燃料电池检测台平台排水循环系统还包括报警器，该报警器与检测控制器200电连接，其中，该报警器至少采用以下方式之一报警：语音方式、灯光方式和信息显示方式。

例如，当液位检测器发送达标信息至检测控制器200，检测控制器200发送报警信息至报警器，以提示相关人员注水完成。当该溢出检测器检测到水存储箱400内的冷却液到达上水位或者补水检测器检测到水存储箱400内的冷却液低于下水位，则溢出检测器发送水满信息或者补水检测器发送缺水信息至检测控制器200，检测控制器200根据接收到水满信息或者缺水信息后，控制报警器发出相应的警报，以提示相关人员进行处理。

考虑到冷却液中含有过多离子杂质会对电堆反应造成影响，在本实用新型的实施例中，供给水泵013连接有冷却液过滤器，该冷却液过滤器与供给水泵013可以并联或者串联，考虑到串联会加重管道的水流阻力，本实施例中优选供给水泵013与冷却液过滤器并联连接，即冷却液过滤器的入水口通过第二管路连接至水存储箱400的出水口，冷却液过滤器的出水口通过第二管路连接至检测控制器200与所述散热机构300之间的管道，以去除水循环装置的管道中冷却液中的离子杂质。

本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台排水循环系统包括水循环装置和水存储箱400，其中，水循环装置包括电堆100、检测控制器200以及散热机构300；电堆100的出水口与检测控制器200的第一入水口通过管道连接，检测控制器200的第一出水口与散热机构300的入水口通过管道连接，散热机构300的出水口与检测控制器200的第二入水口通过管道连接，检测控制器200的第二出水口与电堆100的入水口通过管道连接；水存储箱400的入水口通过第一管路连接至电堆100与检测控制器200之间的管道，水存储箱400的出水口通过第二管路连接至检测控制器200与散热机构300之间的管道；第一管路上设置有排水阀门010和排水泵012，第二管路上设置有供给阀门011和供给水泵013。本实用新型在电堆拆卸过程中利用水存储箱400存储水循环装置排出的冷却液，并在燃料电池启动前为水循环装置供给冷却液。解决了现有技术中拆卸电堆时，冷却液被排入下水道造成严重浪费的问题，实现了对冷却液的循环使用。进一步，根据散热机构300、排水阀门010、排水泵012、供给阀门011、供给水泵013分别与检测控制器200之间的通信连接，实现了燃料电池检测台平台排水循环系统的自动控制。进一步，利用液位检测器对水循环装置内管道中的水位进行检测，准确控制水循环装置中的注水量。进一步，根据报警器发出警报，提示相关人员进行报警处理，以免发生意外。

实施例二：

图3示出了本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台结构的示意图。如图3所述，该燃料电池检测台平台包括氢气存储系统51、氧气存储系统52以及如上述实施例一中的燃料电池检测台平台排水循环系统50。

其中，氢气存储系统51通过氢气流管道与电堆100的阳极腔连接，氧气存储系统52通过氧气流管道与电堆100的阴极腔连接。

氢气流管道上设置有与检测控制器200连接的氢气控制阀，氧气流管道上设置有与检测控制器200连接的氧气控制阀。

具体的，检测控制器200可以根据实际需要，控制氧气控制阀和氢气控制阀的开度。例如，当需要的氢气较少时，可以通过检测控制器200控制氢气控制阀使其开度较小，有少量的氢气进入电堆100的阳极腔即可。

进一步的，在燃料电池检测平台需要关闭时，可以将氢气控制阀的阀门开到最大，利用氢气流吹扫电堆100中存留的水分，保证电堆100的阳极腔通畅，防止在温度过低时出现结冰现象。

进一步的，为了方便在水存储箱400缺水情况下进行补水，上述燃料电池检测台平台结构还包括补水系统53。图4示出了本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台结构中补水系统的结构示意图，如图4所示，该补水系统53包括去离子水水源530、补水水泵531以及电磁阀532，补水水泵531通过管道连接在去离子水水源530的出水口与水存储箱400的入水口之间，其中，电磁阀532与检测控制器200电连接，设置在水存储箱400的入水口处。

具体的，当报警器发出水存储箱400缺水警报时，检测控制器200控制电磁阀532打开，利用补水水泵531从去离子水水源530中泵出去离子水，经过管道，将去离子水泵入水存储箱400中，当水存储箱400中的溢出检测器检测到水存储箱400内的冷却液到达上水位时，则发送水满信息至检测控制器200，检测控制器200控制电磁阀532闭合。这样，实现了水存储箱400的自动注水，进一步节省人力。

本实施例提供的燃料电池检测台平台结构，包括氢气存储系统51、氧气存储系统52、以及燃料电池检测台平台排水循环系统50。通过在电堆100拆卸过程中利用水存储箱400存储水循环装置排出的冷却液，并在燃料电池启动前为水循环装置供给冷却液，解决了现有技术中拆卸电堆100时，冷却液被排入下水道造成严重浪费的问题，实现了对冷却液的循环使用。进一步，检测控制器200可以根据实际需要，控制氧气控制阀和氢气控制阀的开度，以实现对氢气流量与氧气流量的控制。进一步，通过增加补水系统53，实现了水存储箱400的自动注水，进一步节省人力。

本实用新型实施例提供的燃料电池检测台平台结构，与上述实施例提供的燃料电池检测台平台排水循环系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的燃料电池检测台平台结构和燃料电池检测台平台排水循环系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。