一种燃料电池测试平台蒸汽快速加湿控温装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池测试平台蒸汽快速加湿控温装置。


背景技术：

2.燃料电池系统指用于车辆、游艇、航空航天及水下动力设备等作为驱动动力电源或辅助动力，通过电化学反应过程将反应物(燃料和氧化剂)的化学能转化为电能和热能的系统。其中质子交换膜燃料电池应用最为广泛，为保证质子交换膜燃料电池系统在最佳的环境下高效运行，需要对所提供反应气体进行加温、增湿等处理，所以如何精确快速控制反应气体的温度和湿度尤为重要，湿度控制上还需要防止有液态水的产生。
3.在燃料电池利用测试平台对其进行测试的时候需要对测试平台中的温度湿度以及输送压力进行精确控制，传统温湿度控制的过程中利用单股蒸汽输送，这样的输送方式在需要调节温湿度的过程中反应较慢，调节时间相对较长，从而影响到燃料电池测试平台的正常运作，为此，我们提出一种燃料电池测试平台蒸汽快速加湿控温装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种燃料电池测试平台蒸汽快速加湿控温装置，以解决背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种燃料电池测试平台蒸汽快速加湿控温装置，包括气体流量控制器、三通阀、引射器和过热饱和水蒸气输入机构，所述气体流量控制器的一侧与三通阀固定连通，所述三通阀将气体流量控制器输送的气体分流为用于常温干气输送的常温干气输入机构以及用于过热高压气体输送的过热高压气体输入机构，所述过热高压气体输入机构的一端延伸至引射器的入射口处，所述常温干气输入机构的一端延伸至引射器的后段混合管，所述引射器的回流口位置与用于对过热饱和水蒸气进行输送的过热饱和水蒸气输入机构固定连通，所述引射器的后段混合管与输出管固定连通，所述过热饱和水蒸气输入机构包括去离子水储存罐和蒸发罐，所述蒸发罐与等离子水储存罐相互连通，且蒸发罐的顶部与引射器的回流口位置固定连通，所述蒸发罐的内部设置有多组水电加热器。
6.进一步的，所述去离子水储存罐的一侧通过计量泵固定连通有第一输送管，所述第一输送管的一端通过水流量计固定连通有第二输送管，所述第二输送管远离水流量计的一端延伸至蒸发罐的内部，所述去离子水储存罐的底部固定连通有排水管，所述排水管的外表面固定连通有第三输送管，所述第三输送管的一端通过电磁阀固定连通有第四输送管，所述第四输送管远离电磁阀的一端贯穿延伸至蒸发罐的内部，所述蒸发罐的顶部与引射器的回流口固定连通。
7.进一步的，所述常温干气输入机构包括第五输送管、第六输送管和比例调节阀，所述第五输送管的一端与三通阀的一端出气口固定连通，所述第五输送管远离三通阀的一端
通过比例调节阀与第六输送管固定连通，所述第六输送管远离比例调节阀的一端延伸至引射器的后段混合管内部。
8.进一步的，所述过热高压气体输入机构包括第七输送管、气体电加热器和第八输送管，所述第七输送管的一端与三通阀的另一端出气口固定连通，所述第七输送管远离三通阀的一端通过气体电加热器与第八输送管固定连通，所述第八输送管远离气体电加热器的一端延伸至引射器的入射口处。
9.进一步的，所述蒸发罐的内部设置有分流管，所述分流管的一端与第二输送管固定连通，所述分流管的底部固定连通有多组雾化喷头。
10.进一步的，所述蒸发罐与引射器的连接处设置有温度传感器，所述第八输送管表面设置有温度传感器和压力传感器，所述输出管的表面设置有压力调节阀，所述输出管的表面且位于压力调节阀的一侧依次设置有温度传感器、压力传感器和湿度传感器。
11.进一步的，所述常温干气输入机构、过热饱和水蒸气输入机构、去离子水储存罐、蒸发罐、第一输送管、第二输送管、第三输送管和第四输送管的外表面均包裹有保温层。
12.进一步的，所述去离子水储存罐一侧的底部设置有补水管。
13.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型利用文丘里效应和高温雾化喷头，在过热高压气体的引射作用下，实现过热高压气体与过热饱和水蒸气的混合，再与常温干气混合，完成三路气体流量、温度、湿度控制，随后便可根据燃料电池电堆不同运行工况，快速、精确调节气体流量、压力、温度和湿度，解决燃料电池测试台架供气温湿度响应慢、控制精度差、气体压力响应不及时的问题。
附图说明
14.图1为本实用新型正视图结构示意图。
15.图中：1气体流量控制器、2三通阀、3引射器、4常温干气输入机构、5过热高压气体输入机构、6过热饱和水蒸气输入机构、7输出管、8去离子水储存罐、9蒸发罐、10水电加热器、11分流管、12雾化喷头、13计量泵、14第一输送管、15第二输送管、16水流量计、17排水管、18第三输送管、19第四输送管、20电磁阀、21第五输送管、22第六输送管、23比例调节阀、24第七输送管、25气体电加热器、26第八输送管、27压力调节阀、28温度传感器、29压力传感器、30湿度传感器、31补水管。
具体实施方式
16.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。
17.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种燃料电池测试平台蒸汽快速加湿控温装置，包括气体流量控制器1、三通阀2、引射器3和过热饱和水蒸气输入机构6，所述气体流量控制器1的一侧与三通阀2固定连通，所述三通阀2将气体流量控制器1输送的气体分流为用于常温干气输送的常温干气输入机构4以及用于过热高压气体输送的过热高压气体输入机构5，所述过热高压气体输入机构5的一端延伸至引射器3的入射口处，所述常温干气
输入机构4的一端延伸至引射器3的后段混合管，所述引射器3的回流口位置与用于对过热饱和水蒸气进行输送的过热饱和水蒸气输入机构6固定连通，所述引射器3的后段混合管与输出管7固定连通。
18.其中，在引射器3的作用下，使过热高压气体的引射器3的引射作用下，实现过热高压气体输送的过热高压气体输入机构5与对过热饱和水蒸气进行输送的过热饱和水蒸气输入机构6的混合，随后再与用于常温干气输送的常温干气输入机构4在引射器3的后段混合管内部进行混合，从而便可以完成三路气体流量、温度、湿度控制，随后便可根据燃料电池电堆不同运行工况，快速、精确调节气体流量、压力、温度和湿度，解决燃料电池测试台架供气温湿度响应慢、控制精度差、气体压力响应不及时的问题。
19.请参阅图1，所述过热饱和水蒸气输入机构6包括去离子水储存罐8和蒸发罐9，所述蒸发罐9的内部设置有多组水电加热器10，所述去离子水储存罐8的一侧通过计量泵13固定连通有第一输送管14，所述第一输送管14的一端通过水流量计16固定连通有第二输送管15，所述第二输送管15远离水流量计16的一端延伸至蒸发罐9的内部，所述去离子水储存罐8的底部固定连通有排水管17，所述排水管17的外表面固定连通有第三输送管18，所述第三输送管18的一端通过电磁阀20固定连通有第四输送管19，所述第四输送管19远离电磁阀20的一端贯穿延伸至蒸发罐9的内部，所述蒸发罐9的顶部与引射器3的回流口固定连通，所述蒸发罐9的内部设置有分流管11，所述分流管11的一端与第二输送管15固定连通，所述分流管11的底部固定连通有多组雾化喷头12。
20.其中，蒸发罐9的内部设置有多个电加热器10和雾化喷头12，而去离子水储存罐8内部的去离子水可以通过计量泵13以及第一输送管14和第二输送管15输送至蒸发罐9的内部，而蒸发罐9内部的蒸汽量可通过测试所需气体露点温度和相对湿度进行推算而得，而经过雾化喷头12雾化的微小液滴被电加热器10高温迅速蒸发为过热饱和水蒸气，随后便可以由于引射器3的压差被吸入引射器3的内部与高温干气进行混合。
21.请参阅图1，所述过热高压气体输入机构5包括第七输送管24、气体电加热器25和第八输送管26，所述第七输送管24的一端与三通阀2的另一端出气口固定连通，所述第七输送管24远离三通阀2的一端通过气体电加热器25与第八输送管26固定连通，所述第八输送管26远离气体电加热器25的一端延伸至引射器3的入射口处。
22.所述常温干气输入机构4包括第五输送管21、第六输送管22和比例调节阀23，所述第五输送管21的一端与三通阀2的一端出气口固定连通，所述第五输送管21远离三通阀2的一端通过比例调节阀23与第六输送管22固定连通，所述第六输送管22远离比例调节阀23的一端延伸至引射器3的后段混合管内部。
23.其中，检测平台所需气体流量由气体流量控制器1提供，并由三通阀2分流出一路常温干气，并比例调节阀23处理后直接进入引射器3后段的混合管，随后另一路经过三通阀2输送的干气则会经过电加热器25经过加热，随后电加热器25加热的过热高压气体进入引射器3的入射口，而引射器3中由于高压入射气流所产生的负压将与回流口连接的蒸发罐9中的过热饱和水蒸气吸入引射器3的内部，随后三股气体则会在引射器3的的后段混合管的内部进行充分混合，其中常温干气可根据比例调节阀23测试所需气体温度调节流量大小，以达到快速调节其余两路过热气体的目的，随后的压力调节阀则可以用以控制测试所需的气体压力。
24.所述蒸发罐9与引射器3的连接处设置有温度传感器28，所述第八输送管26表面设置有温度传感器28和压力传感器29，所述输出管7的表面设置有压力调节阀27，所述输出管7的表面且位于压力调节阀27的一侧依次设置有温度传感器28、压力传感器29和湿度传感器30。
25.所述常温干气输入机构4、过热饱和水蒸气输入机构6、去离子水储存罐8、蒸发罐9、第一输送管14、第二输送管15、第三输送管18和第四输送管19的外表面均包裹有保温层，所述保温层选用保温棉，而保温棉的设置可以防止气体流通过程中热量散失而导致气体降温，水蒸气冷凝。
26.所述去离子水储存罐8一侧的底部设置有补水管31，补水管31的设置可以及时对去离子水储存罐8内部的去离子水进行及时补充。
27.使用时，首先，在引射器3的作用下，使过热高压气体的引射器3的引射作用下，实现过热高压气体输送的过热高压气体输入机构5与对过热饱和水蒸气进行输送的过热饱和水蒸气输入机构6的混合，随后再与用于常温干气输送的常温干气输入机构4在引射器3的后段混合管内部进行混合，从而便可以完成三路气体流量、温度、湿度控制，随后便可根据燃料电池电堆不同运行工况，快速、精确调节气体流量、压力、温度和湿度，解决燃料电池测试台架供气温湿度响应慢、控制精度差、气体压力响应不及时的问题，而蒸发罐9的内部设置有多个电加热器10和雾化喷头12，而去离子水储存罐8内部的去离子水可以通过计量泵13以及第一输送管14和第二输送管15输送至蒸发罐9的内部，而蒸发罐9内部的蒸汽量可通过测试所需气体露点温度和相对湿度进行推算而得，而经过雾化喷头12雾化的微小液滴被电加热器10高温迅速蒸发为过热饱和水蒸气，随后便可以由于引射器3的压差被吸入引射器3的内部与高温干气进行混合，检测平台所需气体流量由气体流量控制器1提供，并由三通阀2分流出一路常温干气，并比例调节阀23处理后直接进入引射器3后段的混合管，随后另一路经过三通阀2输送的干气则会经过电加热器25经过加热，随后电加热器25加热的过热高压气体进入引射器3的入射口，而引射器3中由于高压入射气流所产生的负压将与回流口连接的蒸发罐9中的过热饱和水蒸气吸入引射器3的内部，随后三股气体则会在引射器3的的后段混合管的内部进行充分混合，其中常温干气可根据比例调节阀23测试所需气体温度调节流量大小，以达到快速调节其余两路过热气体的目的，随后的压力调节阀则可以用以控制测试所需的气体压力。
28.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。