一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置及其应用的制作方法

本发明涉及测试装置领域，具体涉及一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置及其应用。

背景技术：

1、燃料电池是一种将氢气与氧气反应产生的化学能转换为电能的装置。氢气和氧气反应在阴极生成水，由于气体的冷凝，阴极向阳极的水传输等，氢出口的氢气中同样含有大量的水汽，对于氢出的水粒径大小和含量需要做此装置获取准确的信息，同时也可以对电堆的阳极出口进行测试，得到氢气出口的水颗粒的仿真边界条件，为分水件的设计提供数据支持。电堆出口阳极水颗粒的尺寸、含量等信息对分水件的开发有着重要的作用，回流的氢气中需要对这些水颗粒进行有效的分离、从而防止对电堆的性能产生不良的影响，无论是仿真还是实验等支持分水件开发的手段，电堆阳极出口水颗粒的信息都至关重要，本装置的发明为高温下的电堆阳极出口水颗粒测量提供了可行性。

2、现有的技术中，发明专利cn217718028u中，提出了燃料电池分水件分水效率测试的装置和方法，是收集分水件出来的液态水重量计算得出结果，没有对电堆或分水件出来的氢水气体混合物中的水颗粒进行测量。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种防止玻璃凝结水珠、可以收集到电堆氢出口出来的氢气湿度的燃料电池氢出水汽粒径测试装置及其应用。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置，该装置包括：

4、氢水腔体，用于容纳燃料电池氢出口排出的氢水混合物；

5、粒径测试仪，用于测试氢水腔体中氢水混合物中水颗粒的粒径分布；

6、保温腔体，用于对氢水腔体进行预热保温；

7、所述的氢水腔体上设有氢水混合物进口和氢水混合物出口，所述的氢水混合物进口与燃料电池氢出口相连，所述的氢水腔体位于保温腔体内，所述的氢水腔体和保温腔体的两侧设有位置对应的光学玻璃，所述的粒径测试仪位于光学玻璃两侧。

8、该装置主要就是在燃料电池氢出口加开一个氢水腔体，将粒径测试仪放在光学玻璃两侧，粒径测试仪需要一边发射激光一边接收信号，发出的激光需要通过光学玻璃。由于燃料电池氢出口的温度大概在80℃，氢出气体含有水汽，如果光学玻璃外面直接和外界室内空气接触会使光学玻璃上凝结水珠，影响粒径测试仪的测试效果，需要在连接氢出口的氢水腔体外面再加一个保温腔体，保温腔体内部通90℃左右的干燥空气，给内部氢水腔体的光学玻璃保温，防止光学玻璃凝结水珠，影响测试。

9、进一步地，所述的氢水腔体上还设有用于储存和排出液态水的排水机构。

10、进一步地，所述的排水机构连接于氢水腔体下方，排水机构位于保温腔体外。

11、进一步地，所述的排水机构包括用于暂时存储液态水的储水罐和用于控制液态水排出的排水阀。

12、下方的储水罐为了暂时储存电堆出来的液态水，等到了一定的量在打开排水阀开关放出储水罐的水。

13、进一步地，所述粒径测试仪的激光发射端和激光接收端正对两侧的光学玻璃。

14、进一步地，所述的保温腔体设有用于通入热气的热气进口以及排出热气的热气出口。

15、进一步地，所述的保温腔体还设有腔体盖板，该腔体盖板位于保温腔体上方。

16、外部保温腔体做密封，可以增加保温效果，同时防止烫伤人员。

17、一种如上所述燃料电池氢出水汽粒径测试装置的应用，该装置用于测试燃料电池氢出口排出的氢水混合物中水颗粒的粒径分布，具体包括以下步骤：

18、向保温腔体内通入热气，使氢水腔体内的光学玻璃温度上升；

19、向氢水腔体内通入氢水混合物，并采集粒径测试仪的数据进行分析，得到燃料电池氢出口排出的氢水混合物中水颗粒的粒径分布。

20、进一步地，通入热气先于通入氢水混合物至少1h；热气的温度高于氢水混合物温度至少10℃，热气的温度低于100℃。

21、如果热气和氢水混合物同时输入，光学玻璃上会先凝结水珠，由于光学玻璃上已经凝结水珠，氢水腔体内会形成100％湿度的氢气，且内外温差不大，凝结的水珠挥发的过程很缓慢，需要等待的时间太长。通入的氢水混合物可以是设备根据实际电堆运行实际工况模拟出来的产物。

22、进一步地，通入热气前，对装置进行气密性测试，若气密性良好，则开始下一步操作。

23、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

24、(1)本发明中，由于燃料电池氢出口的温度大概在80℃，氢出气体含有水汽，如果光学玻璃外面直接和外界室内空气接触会使光学玻璃上凝结水珠，影响粒径测试仪的测试效果，需要在连接氢出口的氢水腔体外面再加一个保温腔体，保温腔体内部通90℃左右的干燥空气，给内部氢水腔体的光学玻璃保温，防止光学玻璃凝结水珠，影响测试；

25、(2)本发明中，可以清楚的收集到实际电堆氢出口出来的氢气湿度，得到氢气出口的仿真边界条件，为仿真提供真实数据有利于助仿真得到更接近真实情况的模拟，减小仿真的偏差，优化电堆设计。

技术特征：

1.一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置，其特征在于，该装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置，其特征在于，所述的氢水腔体(7)上还设有用于储存和排出液态水的排水机构。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置，其特征在于，所述的排水机构连接于氢水腔体(7)下方，排水机构位于保温腔体(2)外。

4.根据权利要求2或3所述的一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置，其特征在于，所述的排水机构包括用于暂时存储液态水的储水罐(4)和用于控制液态水排出的排水阀(5)。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置，其特征在于，所述粒径测试仪的激光发射端和激光接收端正对两侧的光学玻璃(6)。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置，其特征在于，所述的保温腔体(2)设有用于通入热气的热气进口(21)以及排出热气的热气出口(22)。

7.根据权利要求1或6所述的一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置，其特征在于，所述的保温腔体(2)还设有腔体盖板(3)，该腔体盖板(3)位于保温腔体(2)上方。

8.一种如权利要求1-7任一项所述燃料电池氢出水汽粒径测试装置的应用，其特征在于，该装置用于测试燃料电池氢出口排出的氢水混合物中水颗粒的粒径分布，具体包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置的应用，其特征在于，通入热气先于通入氢水混合物至少1h；热气的温度高于氢水混合物温度至少10℃，热气的温度低于100℃。

10.根据权利要求8所述的一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置的应用，其特征在于，通入热气前，对装置进行气密性测试，若气密性良好，则开始下一步操作。

技术总结
本发明涉及一种燃料电池氢出水汽粒径测试装置及其应用。该装置包括：氢水腔体(7)，用于容纳燃料电池氢出口排出的氢水混合物；粒径测试仪，用于测试氢水腔体(7)中氢水混合物中水颗粒的粒径分布；保温腔体(2)，用于对氢水腔体(7)进行预热保温；该装置用于测试燃料电池氢出口排出的氢水混合物中水颗粒的粒径分布，具体包括以下步骤：向保温腔体(2)内通入热气，使氢水腔体(7)内的光学玻璃(6)温度上升；向氢水腔体(7)内通入氢水混合物，并采集粒径测试仪的数据进行分析，得到燃料电池氢出口排出的氢水混合物中水颗粒的粒径分布。与现有技术相比，本发明具有防止玻璃凝结水珠、可以收集到电堆氢出口出来的氢气湿度等优点。

技术研发人员：唐家平,邓菁菁,赵岩,李笑晖,甘全全,戴威
受保护的技术使用者：上海神力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11