燃料电池测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种燃料电池测试装置。

背景技术：

有高效、低污染物排放、安全且操作方便等环境友好型特点的燃料电池（Fuel Cells, FC）在航空航天、军事、通信系统、运输工具、便携式电源以及定置型发电系统等诸多领域有着重要的应用，因而成为各国科学家研究绿色能源的焦点之一。在种类繁多的燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFC) 因其具有输出功率密度高、噪音小、几近零污染物排放、工作温度低、启动迅速、操作方便等诸多优点而成为世界公认的二十一世纪新能源汽车（纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车）、便携式电子装置和固定发电站以及热电联用等发电设备系统的首选电源，已成为近几十年来世界各国重点攻关的一个热点课题。

虽然针对 PEMFC 的基础研究和商业化取得了一定的成绩，但离技术成熟还有一段距离。目前存在的电池成本过高、额定工作寿命略短等问题均极大地限制了 PEMFC的商业化应用。在 PEMFC 的成本短时间内无法大幅降低的情况下，研究提高其性能的方法成为降低 PEMFC 应用成本的一个重要手段，其关键问题之一是质子交换膜燃料电池内部的水管理。

质子交换膜染料电池通常采用氢气为燃料，空气（或是纯氧）为氧化剂，氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢离子，氢离子透过质子交换膜与氧气的还原产物结合生成水，水是阴极产生，在渗透压的作用下部分水会进入阳极流道，随氢气循环排出电堆。

水管理的目的是维持电堆不同功率下水的分布均匀性，为保证 PEMFC的正常运行，质子交换膜必须得到充分的湿润。然而水过多会淹没催化剂层和气体扩散层，甚至堵塞流道，阻碍反应气体的传递和电化学反应的进行，导致电池性能降低；水过少，会使质子交换膜过于干燥，不仅降低膜的导电率，同样会导致电池性能下降，甚至会缩短 PEMFC 的寿命，移除电池中积累的水是 PEMFC 稳定运行的一个重要课题，也是提高PEMFC性能的有效方法。

在燃料电池的研究过程中，需要采用相应的测试装置来检测燃料电池的各项性能，比如申请公布号为CN102375122U的中国专利文献就公开了一种燃料电池测试系统，包括系统控制模块，电堆组件模块，阳极气体供应模块，阴极气体供应模块，水管理模块，电流采集模块，数据监测模块。阴极气体供应模块通过水管理模块进行增湿处理后，与阳极气体供应模块分别向电堆组件模块供应气体，系统控制模块、电流采集模块、数据检测模块分别对需要测试的燃料电池电堆进行整体的实时监控和各参数的数据采集等。这种测试装置对燃料电池的基本性能进行测试，但是由于燃料电池在使用过程中，尤其是作为车载电池时工况复杂，上述现有技术中的燃料电池测试系统的测试结果与实际车载燃料电池输出性能差别较大，造成测试结果偏差较大的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种燃料电池测试装置，以解决现有的燃料电池测试装置测试结果偏差较大的问题。

本实用新型的燃料电池测试装置采用如下技术方案：

燃料电池测试装置，包括外接氢循环装置，所述外接氢循环装置包括燃料电池堆和水气分离器，所述燃料电池堆具有用于与相应的氢气源连通的阳极输入管线和用于与所述水气分离器连通的阳极输出管线，所述水气分离器具有两个气体输出口和一个液体输出口，所述液体输出口上连接有储水罐，两个气体输出口中的一个通过氢循环泵与所述阳极输入管线连接、另一个连接有电磁排放阀。

还包括与所述电磁排放阀控制连接已实现脉冲排放的脉冲控制柜。

所述脉冲控制柜上设有能够调整阳极进气压力的针型阀。

所述脉冲氢循环泵为气动隔膜泵。

所述储水罐中设有浮球阀，从而保证出气口处的压力保持恒定。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的燃料电池测试装置包括外接氢循环装置，外接氢循环装置包括燃料电池堆和水气分离器，燃料电池堆具有用于与相应的氢气源连通的阳极输入管线和用于与水气分离器连通的阳极输出管线，水气分离器具有两个气体输出口和一个液体输出口，液体输出口上连接有储水罐，两个气体输出口中的一个通过氢循环泵与所述阳极输入管线连接、另一个连接有电磁排放阀，在使用过程中，通过控制电磁阀就能够控制装置中的氢气进行排放，从而保证系统内氢气的压力，使整个装置更好地与燃料电池的实际工况相匹配，提高测试装置的测试效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的燃料电池测试装置的实施例的结构示意图；

图2为图1中的脉冲控制柜的管路连接示意图；

图中：1、氢气罐；2、燃料电池堆；3、水气分离器；4、氢循环泵；5、脉冲控制柜；6、储水罐；21、阳极输入管线；22、阳极输出管线；31、氢气入口；32、液体输出口；33、第一气体输出口；34、第二气体输出口；51、电磁排放阀；52、氢气排放口；53、针型阀；54、手动压力调节阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本实用新型的燃料电池测试装置的实施例，如图1和图2所示，燃料电池测试装置，包括外接氢循环装置，外接氢循环装置包括燃料电池堆2和水气分离器3，燃料电池堆2具有用于与相应的氢气源连通的阳极输入管线21和用于与水气分离器3连通的阳极输出管线22，其中氢气源即为氢气罐1，水气分离器3具有两个气体输出口和一个液体输出口32，液体输出口32上连接有储水罐6，两个气体输出口中的一个通过氢循环泵4与阳极输入管线21连接、另一个连接有电磁排放阀51，电磁排放阀51的具体型号可以采用LD7410A。通过氢循环泵4将水气分离器的气体输出端和电池堆的进气口连通，形成氢气循环，提高氢气利用率，同时，电磁排放阀能够实现循环系统内氢气在氢气排放口52的排放，从而保证与车载燃料电池系统的工况相匹配，提高测试结果准确性。

在本实施例中，还包括与电磁排放阀控制连接已实现脉冲排放的脉冲控制柜5，通过脉冲控制柜5能够实现对电磁阀的脉冲控制，从而实现氢气的脉冲排放，这样测试装置更好地与车载燃料电池的工况相匹配。

为便于控制氢气的进气压力，脉冲控制柜5上设有能够调整阳极进气压力的针型阀53。针型阀是一种可以精确调整的阀门，比其他类型的阀门能够耐受更大的压力，密封性能好，所以一般用于较小流量，较高压力的气体或者液体介质的密封。本实施例中，采用针型阀与手动压力调节阀54配合使用，可控制阳极入口压力；脉冲控制柜下部为电磁阀，通过电池阀实现脉冲排放。

氢循环泵4为气动隔膜泵，气动隔膜由于用空气作动力，所以流量随背压的变化而自动调整，适合用于多种流体，且成本较低。

水气分离器3是采用离心力分离气体和液体，原理是因气体与液体的密度不同，液体受到的离心力大于气体，所以液体有离心分离的倾向，液体附着在分离壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。水气分离器3上设有与燃料电池堆连接的氢气入口31、与储水罐连通的液体输出口32以及第一气体输出口33和第二气体输出口34，第一气体输出口33与氢循环泵连通，第二气体输出口34与电池排放阀连通。

本实施例中，储水罐6具有承压储水装置，它是通过浮球阀来调节水位，并能保证阳极入口压力维持在设定值。

储水罐6中设有浮球阀，浮球阀起到阻气隔水的作用，从而保证出气口处的压力保持恒定。

本实用新型的燃料电池测试装置包括外接氢循环装置，外接氢循环装置包括燃料电池堆2和水气分离器，燃料电池堆2具有用于与相应的氢气源连通的阳极输入管线和用于与水气分离器连通的阳极输出管线，水气分离器具有两个气体输出口和一个液体输出口，液体输出口上连接有储水罐，两个气体输出口中的一个通过氢循环泵与阳极输入管线连接、另一个连接有电磁排放阀，在使用过程中，通过控制电磁阀就能够控制装置中的氢气进行排放，从而保证系统内氢气的压力，使整个装置更好地与燃料电池的实际工况相匹配，提高测试装置的测试效果。上述的氢循环装置适用性广泛，可适用于任何测试台的外接氢循环装置。基于模拟车载燃料电池系统，不仅可以有效提高燃料氢气的利用率和燃料电池的性能及使用寿命还可以减低水管理不当造成的燃料电池性能的衰退。所用装置零件简单易得，易组装且效果好。

在本实用新型的其他实施例中，氢气源还可以是其他形式，还可以专门设置控制装置来实现电池排放阀的脉冲控制；氢循环泵还可以采用其他形式的泵。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。