一种质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架的制作方法

本申请涉及燃料电池测试，具体而言，涉及一种质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池是通过氢气和空气中的氧气发生电化学反应产生电能的装置，该过程不需要经过燃烧，生成物只有水和热量，对环境无污染。其中氢气和氧气发生电化学反应时，氢离子需要和水结合，穿过质子交换膜参与反应。电堆是整个质子交换膜燃料电池系统中最核心的部分，在开发过程中往往最后完成定型，严重延迟其他其他零件的匹配测试。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，用以解决电堆定型延迟，影响其他零件的匹配测试的技术问题。

2、本申请实施例提供了一种质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，包括：第一氢气管路，所述第一氢气管路上设置有第一氢气质量流量计、第一氢气比例阀、第一氢气加热器及第一引射器；氮气管路，所述氮气管路上设置有mfc流量计及氮气加热器；加湿装置，分别与所述第一氢气管路和所述氮气管路连通，用于对氢气和氮气混合气体加湿。

3、本申请实施例，可以实现氢气、氮气以及水蒸气的不同组分，从而模拟电堆不同工况点，以便计算评价其效率，减少阳极子系统相关零部件开发对电堆的依赖，缩短燃料电池系统的开发周期。

4、在一些实施例中，还包括：与所述第一氢气管路和所述氮气管路连通的第二氢气管路，所述第二氢气管路上设置有第二氢气质量流量计、第二氢气比例阀、第二氢气加热器及第二引射器。

5、通过氢气经不同大小的引射器来模拟电堆不同工况下的性能参数，以便计算评价其效率。

6、在一些实施例中，还包括：回流管路，所述回流管路包括主管路、第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路，所述主管路一端与所述加湿装置连通，另一端分别连通所述第一分支管路和所述第二分支管路，所述主管路上设置有主管路开关阀和分水器；所述第一分支管路与所述第一引射器连通，且设置有第一分支开关阀；所述第二分支管路与所述第二引射器连通，且设置有第二分支开关阀；所述第三分支管路的一端与所述第二氢气管路连通且位于所述第一回流开关阀和所述分水器之间，另一端与所述第二氢气管路连通且位于所述第二引射器的下游，所述第三分支管路上设置有循环泵和第三分支开关阀；所述第四分支管路的一端与所述主管路连通且位于所述第一回流开关阀的下游，另一端与所述第三分支管路连通且位于所述循环泵和所述第二回流开关阀之间，所述第四分支管路上设置有第四分支开关阀。

7、通过设置回路管路，能够改变大引射器、小引射器以及循环泵的布局形式，以便评估组合后的循环流量，判断是否满足电堆的运行需求。

8、在一些实施例中，在所述主管路开关阀打开、第一分支开关阀打开、第二分支开关阀打开、第三分支开关阀打开以及第四分支开关阀关闭状态下，所述主管路、所述第一分支管路、所述第一氢气管路和所述加湿装置形成第一并联循环回路，所述主管路、所述第二分支管路、所述第三分支管路、所述第二氢气管路和所述加湿装置形成第二并联循环回路。

9、本申请实施例，混合气体从加湿装置流出进入主管路，一部分混合气体经过第一分支管路进入第一引射器，从第一氢气管路回到加湿装置，另一部分混合气体经过第二分支管路进入第二引射器，从第二氢气管路回到加湿装置，还有一部分混合气体经过第三分支管路经过循环泵加压后经过第二氢气管路回到加湿装置。

10、在一些实施例中，在所述主管路开关阀关闭、第三分支开关阀关闭、第四分支开关阀打开、第一分支开关阀打开、第二分支开关阀打开状态下，所述主管路、所述第三分支管路、所述第四分支管路、所述第一分支管路、所述第一氢气管路和所述加湿装置形成第一串联循环回路；所述主管路、所述第三分支管路、所述第四分支管路、所述第二分支管路、所述第二氢气管路和所述加湿装置形成第二串联循环回路。

11、通过设置回路管路改变大引射器、小引射器及循环泵并联布局和串联布局，可以按电堆操作工况设置测试条件，测量循环系统的循环流量，判断是否满足需求。

12、在一些实施例中，还包括：恒温水箱以及与所述恒温水箱连接的水泵，所述水泵与所述主管路连通。一示例中，主管路上设置有节流阀，回流混合气经过节流阀，模拟流阻消耗，水泵从恒温水箱中取水，经过流量计进入混合气中，富含液态水的混合气流经分水器，液态水会被分离出来，经排水阀排掉，排氮阀模拟系统实际运行时的开关频率。

13、在一些实施例中，所述第一氢气管路上分别设置有位于所述第一引射器的入口侧和出口侧的第一压力温度传感器；所述第一分支管路和所述第一氢气管路上连通有第一压差传感器，用于检测所述第一引射器的低压入口侧和低压出口侧的压差；所述第二氢气管路上分别设置有位于所述第二引射器的入口侧和出口侧的第二压力温度传感器；所述第二分支管路和所述第二氢气管路上连通有第二压差传感器，用于检测所述第二引射器的低压入口侧和低压出口侧的压差；所述第三分支管路上分别设置有位于所述循环泵的入口侧和出口侧的第三压力温度传感器；在所述循环泵的入口侧和出口侧还连接有第三压差传感器，用于检测所述循环泵入口侧和出口侧的压差。

14、在一些实施例中，还包括微侧漏检测装置，所述微侧漏检测装置包括：第一检测管路，所述第一检测管路一端连通在所述第一氢气管路上且位于所述第一氢气质量流量计与所述第一氢气加热器之间，所述第一检测管路上设置有第一微侧漏比例阀、第一微侧漏流量计；和/或，第二检测管路，所述第二检测管路一端连通在所述第二氢气管路上且位于第二氢气比例阀与所述第二氢气加热器之间，所述第二检测管路上设置有第二微侧漏比例阀、第二微侧漏流量计；和/或，第三检测管路，所述第三检测管路的一端连通在所述第一氢气管路上且位于所述加湿装置和所述第一引射器之间，述第三检测管路上设置有第三微侧漏比例阀、第三微侧漏流量计；和/或，第四检测管路，所述第四检测管路的一端连通在所述主管路上且位于所述加湿装置和所述分水器之间，所述第四检测管路上设置有第四微侧漏比例阀、第四微侧漏流量计。

15、本申请实施例，通过设计不同位置的微漏，从而测试反应堆各种算法的准确性。

16、在一些实施例中，所述第一氢气管路上还设置有泄压阀，所述泄压阀位于所述第一引射器和所述加湿装置之间。

17、在测试过程中记录流量计和压力温度传感器的值，来测试泄压阀性能。

18、在一些实施例中，所述加湿装置还设置有氢气浓度检测装置和氧气浓度检测装置。

19、通过氢气浓度检测装置和氧气浓度检测装置检测氢气是否排净，提升测试台架的安全性。

技术特征：

1.一种质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，还包括：恒温水箱以及与所述恒温水箱连接的水泵，所述水泵与所述主管路连通。

7.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，

8.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，还包括微侧漏检测装置，所述微侧漏检测装置包括：

9.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，所述第一氢气管路上还设置有泄压阀，所述泄压阀位于所述第一引射器和所述加湿装置之间。

10.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，其特征在于，所述加湿装置还设置有氢气浓度检测装置和氧气浓度检测装置。

技术总结
本申请实施例提供一种质子交换膜燃料电池系统用阳极子系统测试台架，包括：第一氢气管路，所述第一氢气管路上设置有第一氢气质量流量计、第一氢气比例阀、第一氢气加热器及第一引射器；氮气管路，所述氮气管路上设置有MFC流量计及氮气加热器；加湿装置，分别与所述第一氢气管路和所述氮气管路连通，用于对氢气和氮气混合气体加湿。本申请可以实现氢气、氮气以及水蒸气的不同组分，从而模拟电堆不同工况点，以便计算评价其效率，减少阳极子系统相关零部件开发对电堆的依赖，缩短燃料电池系统的开发周期。

技术研发人员：王善彬,段耀东,王允超,魏青龙,陈久坤,张晓丹,王世瑾,宋小进
受保护的技术使用者：上海重塑能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16