一种氢空燃料电池低气压工作性能测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种氢空燃料电池低气压工作性能测试系统，包括位于低气压环境舱内的氢空燃料电池；还包括连接的氢气瓶与氢气真空减压阀，氢气真空减压阀与氢空燃料电池连接；还包括依次连接的空气进口、空气流量计、空气真空减压阀，空气真空减压阀与氢空燃料电池连接；还包括依次连接的氢气流量调节阀、氢气真空缓冲罐、氢路真空泵、氢气排空口，氢气流量调节阀与氢空燃料电池连接；还包括依次连接的空气流量调节阀、空气路真空泵、空气排空口，空气流量调节阀与低气压环境舱内部连接；还包括分别与氢空燃料电池连接的负载、冷却风扇、及电子监控系统。本发明可完成电池在低气压下的工作性能测试，为燃料电池动力系统在无人机上的应用提供数据支撑。
【专利说明】一种氢空燃料电池低气压工作性能测试系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氢空燃料电池低气压工作性能测试系统，特别是涉及一种通过控制进入燃料电池的气体压力低于常压状态，得出电池的伏安特性曲线，为燃料电池动力系统在高空无人机上的应用奠定试验基础的氢空燃料电池低气压工作性能测试系统。
【背景技术】
[0002]在高空无人机的应用中，随着飞行高度的增加，环境压力也随之降低，压力的降低将直接影响电池的输出效率，从而使电池的使用功率有所降低，甚至影响无人机的正常飞行。
[0003]氢空燃料电池在地面状态的试验压力最低为I个大气压，常规的试验方法如图1所示。
[0004]氢气路通过氢气减压阀21将氢气瓶I中的高压气体减至常压进入电池，通过压力测点Pl监测进入电池的氢气压力,排放阀20将氢气路的杂质气体和产生的水排出电池。空气的供应通过空气进气泵19将环境中的空气打进电池，利用流量调节阀15控制进入电池的空气流量，电池侧面分布空气排出口 4，将反应剩余的空气直接排到环境大气中。电池产生的废热通过冷却风扇6散到环境中，同时电池工作时要接相应的负载3用来消耗电池产生的电能及电池测控系统9，完成系统的压力、温度等指标的监测。
[0005]在低于大气压的环境下，燃料电池的性能比常压状态降低多少，还没有相关的试验介绍。因此，设计一种氢空燃料电池在低气压环境下(低于一个大气压)的性能测试系统，对于燃料电池动力系统在无人机上的应用具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种能够控制进入燃料电池的气体压力低于常压的方法，达到模拟电池在低气压环境工作下的氢空燃料电池低气压工作性能测试系统。
[0007]为解决上述技术问题，本发明一种氢空燃料电池低气压工作性能测试系统，包括位于低气压环境舱内的氢空燃料电池；还包括依次连接的氢气瓶与氢气真空减压阀，氢气真空减压阀与氢空燃料电池连接；还包括依次连接的空气进口、空气流量计、空气真空减压阀，空气真空减压阀与氢空燃料电池连接；还包括依次连接的氢气流量调节阀、氢气真空缓冲罐、氢路真空泵、氢气排空口，氢气流量调节阀与氢空燃料电池连接；还包括依次连接的空气流量调节阀、空气路真空泵、空气排空口，空气流量调节阀与低气压环境舱内部连接；还包括分别与氢空燃料电池连接的负载、冷却风扇、及电子监控系统。
[0008]本发明可以实现进入燃料电池内部的低气压控制，完成电池在低气压下的工作性能测试，得出极化曲线，为燃料电池动力系统在无人机上的应用提供数据支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为常压氢空燃料电池试验系统示意图。
[0010]图2为氢空燃料电池常压与低气压工作状态下的极化曲线示意图。
[0011]图3为本发明提供的一种氢空燃料电池低气压工作性能测试系统的示意图。
[0012]图中:1为氢气瓶，2为氢气真空减压阀，3为负载，4为燃料电池空气出口，5为氢空燃料电池，6为冷却风扇，7为低气压环境舱，8为氢气流量调节阀，9为电子测控系统，10为氢气真空缓冲罐，11为氢路真空泵，12为氢气排空口，13为空气排空口，14为空气路真空泵，15为空气流量调节阀，16为空气真空减压阀，17为空气流量计，18为空气进口，19为空气进气泵，20为氢气排放阀，21为氢气减压阀，Pl为氢气压力测点，P2为空气压力测点。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0014]本发明包括氢空燃料电池5 ;还包括依次连接的氢气瓶I与氢气真空减压阀2，氢气真空减压阀2与氢空燃料电池5连接；还包括依次连接的空气进口 18、空气流量计17、空气真空减压阀16，空气真空减压阀16与氢空燃料电池5连接；还包括依次连接的氢气流量调节阀8、氢气真空缓冲罐10、氢路真空泵11、氢气排空口 12，氢气流量调节阀8与氢空燃料电池5连接；还包括依次连接的空气流量调节阀15、空气路真空泵14、空气排空口 13，空气流量调节阀15与低气压环境舱7内部连接；还包括分别与氢空燃料电池5连接的负载3、冷却风扇6、及电子监控系统9。
[0015]氢空燃料电池5置于低气压环境舱7内。低气压环境舱7内压力低于一个大气压。
[0016]氢气压力测点位于氢气真空减压阀2与低气压环境舱7之间，空气压力测点位于空气真空减压阀16与低气压环境舱7之间。
[0017]氢空燃料电池5置于低压环境舱7内，低压环境舱7为密闭容器,用于模拟高空的低气压环境。由于普通减压阀的出口压力一般都高于常压，因此氢气路改用真空减压阀2，将气瓶I中的高压气体减压至所需真空压力。氢空燃料电池氢气出口设置流量调节阀8对氢气流量进行控制，并在调节阀后连接真空缓冲罐10及真空泵11，用真空泵抽走排到缓冲罐中的氢气，保证排出燃料电池的低压氢气能够顺利排到空气中。
[0018]由于氢空燃料电池5参加反应的空气压力低于常压，因此空气路取消进气泵，通过低压环境舱内外的压差直接将空气吸入电池内部，利用空气真空减压阀16控制进入电池的空气压力，与氢气相匹配，反应剩余的空气直接排到低压环境舱7内，如果氢空燃料电池5排出的空气没有及时排出，将造成低压环境舱7压力的升高，造成压力的不平衡，因此，需要将此部分空气利用空气真空泵14抽出舱外，同时，设置空气流量调节阀15控制排出低压环境舱7外的空气流量与电池排出的空气流量相同，以保持舱内压力的稳定。
[0019]采用本发明可以实现进入氢空燃料电池5内部的低气压控制，完成氢空燃料电池5在低气压下(低于一个大气压)的工作性能测试，得出极化曲线，为氢空燃料电池5动力系统在无人机上的应用提供数据支撑，其试验效果如图2。
【权利要求】
1.一种氢空燃料电池低气压工作性能测试系统，其特征在于:包括位于低气压环境舱内的氢空燃料电池；还包括依次连接的氢气瓶与氢气真空减压阀，所述氢气真空减压阀与所述氢空燃料电池连接；还包括依次连接的空气进口、空气流量计、空气真空减压阀，所述空气真空减压阀与所述氢空燃料电池连接；还包括依次连接的氢气流量调节阀、氢气真空缓冲罐、氢路真空泵、氢气排空口，所述氢气流量调节阀与所述氢空燃料电池连接；还包括依次连接的空气流量调节阀、空气路真空泵、空气排空口，所述空气流量调节阀与所述低气压环境舱内部连接；还包括分别与所述氢空燃料电池连接的负载、冷却风扇、及电子监控系统。
【文档编号】G01R31/36GK104049212SQ201310083679
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】周连刚, 张文虎, 孙凤焕, 冯震, 李白娥 申请人:北京航天动力研究所