一种燃料电池堆的气体泄漏量测试装置及测试方法与流程

1.本发明涉及氢燃料电池零部件测试技术领域，特别是涉及一种燃料电池堆的气体泄漏量测试装置及测试方法。


背景技术：

2.随着燃料电池技术的不断发展，其所应用的领域越来越多，如燃料电池汽车、燃料电池发电装置等，对于燃料电池堆整体在不同温度条件下的气密性要求越来越高，且越来越多的企业愈发关注在高温运行条件下及低温冷起动初期燃料电池堆的内漏和外漏的泄漏量。
3.但是燃料电池堆的组成部分受环境温度影响较大，现有测试装置在常温下的气密性泄漏量测试得到的结果无法贴近真实的在高温运行以及低温冷启动过程中的气密性泄漏量。如何能够直观观察高低温条件下燃料电池堆的气体泄漏量测试装置及方法，对于燃料电池堆的气密性泄漏量研究具有重大的意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的无法直接测量高低温条件下燃料电池堆的气体泄漏量问题，而提供一种燃料电池堆的气体泄漏量测试装置及测试方法。
5.为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
6.一种燃料电池堆的气体泄漏量测试装置，包括燃料电池堆气密性测试平台和高低温环境舱，所述高低温环境舱用于提供待测试燃料电池堆所需的试验环境温度，使用时将待测试燃料电池堆置于所述高低温环境舱中。
7.在上述技术方案中，所述燃料电池堆气密性测试平台包括测试单元、供气主管路和排气主管路，所述供气主管路和排气主管路分别与所述测试单元连接。
8.在上述技术方案中，所述供气主管路一端与所述测试单元连通，另一端与气源连通，所述供气主管路沿气体流动方向依次设置有气源出口压力传感器、调压装置、供气主管路压力传感器和供气主管路电磁阀。
9.在上述技术方案中，所述测试单元包括第一进气管道、第二进气管道、第三进气管道、第一出气管道、第二出气管道和第三出气管道及分别设置于所述第一进气管道、第二进气管道、第三进气管道、第一出气管道、第二出气管道和第三出气管道上的气体流量计、压力传感器和电磁阀。
10.在上述技术方案中，所述气体泄漏量测试装置还包括气体控温模块以对所述燃料电池堆气密性测试平台中通出的气体进行加热或冷却。
11.本发明的另一方面，提供一种基于所述的气体泄漏量测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.步骤1，根据被测对象的应用对象，确定测试介质的供应压力；
13.步骤2，打开气源，开启供气主管路电磁阀，通过调压装置调节供气主管路的进气
压力至试验所需压力，调节所述高低温环境舱以使待测试燃料电池堆达到温度要求，打开所述测试单元的进气电磁阀，关闭所述测试单元的出气电磁阀，待系统稳定预定时间后，读取所述测试单元的气体流量计的示数之和，试验结束后关闭供气主管路电磁阀，所述测试单元的出气电磁阀排出气体。
14.在上述技术方案中，当对待测试燃料电池堆的某一腔体进行测试时还包括以下步骤：
15.步骤3，打开气源，开启供气主管路电磁阀，通过所述调压装置调节供气主管路的进气压力至试验所需压力，调节所述高低温环境舱以使待测试燃料电池堆达到温度要求，打开第一进气管道上的电磁阀，关闭第一出气管道上的电磁阀、第二出气管道上的电磁阀和第三出气管道上的电磁阀，待系统稳定预定时间后，读取所述测试单元的气体流量计的示数之和，试验结束后关闭供气主管路电磁阀，打开所述测试单元的出气电磁阀排出气体。
16.本发明的另一方面，当供应气体的温度需要调整时，所述步骤2和步骤3中所述调压装置调节供气主管路的进气压力至试验所需压力后还需开启所述气体控温模块以使供应气体的温度满足要求。
17.在上述技术方案中，所述气源中的气体为氦气、氩气和氮气。
18.在上述技术方案中，所述预定时间为20min。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1.本发明的燃料电池堆的气体泄漏量测试装置可以通过对气体进行温度控制以及为燃料电池堆创造真实的高低温工作环境，可以有效模拟燃料电池堆在高温和低温条件下的运行环境，安全可靠的进行高低温条件下燃料电池堆的气体泄漏量测试，降低研发风险和研发成本。
21.2.本发明的燃料电池堆的气体泄漏量测试装置设置有气体控温模块，可以模拟燃料电池堆在高低温运行时的气体温度，同时，调压装置可以实现不同气体工作压力下的燃料电池堆的气体泄漏量测试。
22.3.本发明的燃料电池堆的气体泄漏量测试装置通过测量对应流量计试数直观观察高低温条件下的燃料电池堆泄漏量操作简单，测试结果精确。
附图说明
23.图1所示为本发明的气体泄漏量测试装置的结构示意图。
24.图中：1-气源出口压力传感器，2-调压装置，3-供气主管路压力传感器，4-供气主管路电磁阀，5-第一进气管道压力传感器，6-第一进气管道气体流量计，7-第一进气管道电磁阀，8-第一出气管道电磁阀，9-第一出气管道气体流量计，10-第一出气管道压力传感器，11-第二进气管道压力传感器，12-第二进气管道气体流量计，13-第二进气管道电磁阀，14-第二出气管道压力传感器，15-第二出气管道气体流量计，16-第二出气管道电磁阀，17-第三进气管道压力传感器，18-第三进气管道气体流量计，19-第三进气管道电磁阀，20-第三出气端压力传感器，21-第三出气管道气体流量计，22-第三出气管道电磁阀，23-气体控温模块，24-高低温环境舱。
具体实施方式
25.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.实施例1
27.一种燃料电池堆的气体泄漏量测试装置，如图1所示，包括燃料电池堆气密性测试平台和高低温环境舱24，所述高低温环境舱24用于提供待测试燃料电池堆所需的试验环境温度，使用时将待测试燃料电池堆置于所述高低温环境舱24中，所述燃料电池堆气密性测试平台包括测试单元、供气主管路和排气主管路，所述供气主管路和排气主管路分别与所述测试单元连接。
28.所述供气主管路一端与所述测试单元连通，另一端与气源连通，所述供气主管路沿气体流动方向依次设置有气源出口压力传感器1、调压装置2、供气主管路压力传感器3和供气主管路电磁阀4，所述调压装置2控制所述气体泄漏量测试装置内的压力，以模拟不同情况。所述测试单元包括第一进气管道、第二进气管道、第三进气管道、第一出气管道、第二出气管道和第三出气管道及分别设置于所述第一进气管道、第二进气管道、第三进气管道、第一出气管道、第二出气管道和第三出气管道上的气体流量计、压力传感器和电磁阀。
29.具体的，所述供气主管路的排气端依次连接所述第一进气管道、第二进气管道和第三进气管道，所述第一进气管道上沿气体流动方向依次设置有第一进气管道电磁阀7、第一进气管道气体流量计6和第一进气管道压力传感器5，所述第二进气管道沿气体流动方向依次设置有第二进气管道电磁阀13、第二进气管道气体流量计12和第二进气管道压力传感器11，所述第三进气管道上沿气体流动方向依次设置有第三进气管道电磁阀19、第三进气管道气体流量计18和第三进气管道压力传感器17。
30.所述第一进气管道连接至燃料电池堆的待测试腔体，本实施例中以阳极腔为待测试腔体，即所述第一进气管道连接至阳极腔的进气端，所述第二进气管道和第三进气管道分别连接至待测试燃料电池堆的阴极腔和冷却液腔的进气端。
31.所述第一出气管道的一端连接至所述待测试腔体(本实施例中为阳极腔)的出气端，所述第二出气管道和第三出气管道的一端分别连接至待测试燃料电池堆的阴极腔和冷却液腔的出气端。所述第一出气管道、第二出气管道和第三出气管道的另一端均分别连接至所述排气主管路。
32.所述第一出气管道上沿气体流动方向依次设置有第一进气管道上沿气体流动方向依次设置有第一出气管道压力传感器10、第一出气管道气体流量计9和第一出气管道电磁阀8，第二出气管道上沿气体流动方向依次设置有第二出气管道电磁阀16、第二出气管道气体流量计15和第二出气管道压力传感器14，第三出气管道上沿气体流动方向依次设置有第三出气管道电磁阀22、第三出气管道气体流量计21和第三出气端压力传感器20。
33.实施例2
34.在实施例1的基础上，为了更好的模拟待测试燃料电池堆的实际工作情况，所述气体泄漏量测试装置还包括气体控温模块23以对所述燃料电池堆气密性测试平台中通出的气体进行加热或冷却，从而提供满足其试验需求的气体温度。
35.所述气体控温模块23设置于所述第一进气管道、第二进气管道和第三进气管道外，具体的，设置于所述第一进气管道压力传感器5、第二进气管道压力传感器11和第三进
气管道压力传感器17与待测试燃料电池堆之间的管道上。如本实施例中可采用1或3个换热器，第一进气管道、第二进气管道和第三进气管道均使用同一换热器，或者第一进气管道、第二进气管道和第三进气管道分别使用一个换热器。
36.实施例3
37.在实施例1-2的基础上，一种基于所述气体泄漏量测试装置的测试方法，包括以下步骤：
38.步骤1，根据被测对象的应用对象，确定测试介质的供应压力；
39.步骤2，打开气源(在本实施例中气源的气体采用氦气)，开启所述供气主管路电磁阀4，通过所述调压装置2调节供气主管路的进气压力至试验所需压力，调节所述高低温环境舱24以使待测试燃料电池堆达到温度要求，打开所述第一进气管道电磁阀7、第二进气管道电磁阀13和第三进气管道电磁阀19，关闭所述第一出气管道电磁阀8、第二出气管道电磁阀16和第三出气管道电磁阀22，待系统稳定5min后，读取所述第一进气管道气体流量计6、第二进气管道气体流量计12和第三进气管道气体流量计18的示数之和，试验结束后关闭所述供气主管路电磁阀4，打开所述第一出气管道电磁阀8、第二出气管道电磁阀16和第三出气管道电磁阀22排出气体。
40.步骤3，打开气源，开启所述供气主管路电磁阀4，通过所述调压装置2调节供气主管路的进气压力至试验所需压力，调节所述高低温环境舱24以使待测试燃料电池堆达到温度要求，打开所述第一进气管道电磁阀7，关闭所述第一出气管道电磁阀8、第二出气管道电磁阀16和第三出气管道电磁阀22，待系统稳定5min后，读取所述第一进气管道气体流量计6、第二进气管道气体流量计12和第三进气管道气体流量计18的示数之和，试验结束后关闭所述供气主管路电磁阀4，打开所述第一出气管道电磁阀8、第二出气管道电磁阀16和第三出气管道电磁阀22排出气体。
41.当供应气体的温度需要调整时，所述步骤2和步骤3中所述调压装置2调节供气主管路的进气压力至试验所需压力后还需开启所述气体控温模块23以使供应气体的温度满足要求。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。