消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置与方法与流程

本发明属于燃料电池测试，具体涉及消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置与方法。

背景技术：

1、燃料电池是一种电化学发电装置，直接将化学能转化为电能，不受卡诺循环限制，能量转化效率高，且无污染，无噪音，正在成为新一代理想的能源利用方式，随着燃料电池技术渐渐成熟，燃料电池商业化应用有着广阔的发展前景。

2、燃料电池电堆是由若干片单电池堆叠而成，燃料电池电堆测试设备是对电堆性能进行测试的直接工具，可以对进堆气体的压力、温度、湿度、流量进行精确控制，实现电堆运行工况模拟，并对电堆运行状态进行监测。

3、燃料电池电堆测试设备的湿度控制是将气体通过加湿罐，采用鼓泡法和喷淋的方式进行加湿，通过调节加湿罐内的水温实现气体相对湿度的调节，加湿罐内的水通过液位计进行监测，当液位偏低时，通过水泵进行补水。

4、随着电堆功率的提升，对气体的需求量增大，加湿罐内的水会被加速消耗，水泵的启停引起的压力波动也会对液位高度产生影响，造成液位的大幅波动，会触发设备紧急停机，中断测试且会对电堆造成伤害。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置与方法。

2、第一方面，消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，包括：最高液位、补水终止液位、补水开启液位、最低液位、补水罐补水终止液位、高报警液位、低报警液位、加湿罐、补水罐、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、气体进入电堆连接口；所述加湿罐、补水罐上分别设置有补水终止液位计：补水终止液位、补水罐补水终止液位；补水开启液位计：补水开启液位，以及报警液位计：最高液位、最低液位、高报警液位、低报警液位；所述水泵通过第二电磁阀连接补水罐，补水罐通过第一电磁阀连接加湿罐。

3、具体的，所述加湿罐由高到底依次设置有最高液位、补水终止液位、补水开启液位、最低液位；所述补水罐由高到低依次设置有高报警液位、补水罐补水终止液位、低报警液位。

4、具体的，补水终止液位与补水开启液位的高度差能够满足电堆在高功率下运行的时间，所述时间与完成补水罐的补水时间相匹配。

5、具体的，所述加湿罐、补水罐之间的连接管路管径的大小，与完成补水罐的补水需求相匹配。

6、具体的，所述补水罐的低报警液位，与加湿罐的补水终止液位高度一致。

7、具体的，所述补水罐的补水罐补水终止液位与低报警液位的高度差，大于加湿罐的补水终止液位与补水开启液位的高度差。

8、具体的，所述第一电磁阀和第二电磁阀不同时开启。

9、具体的，所述加湿罐上部和补水罐上部通过气体进入电堆连接口连接电堆。

10、第二方面，消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的方法，用于以上所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置的方法，包括以下步骤：

11、s1第一电磁阀开启时，加湿罐和补水罐两罐体形成连通器，加湿罐水位达到加湿罐的补水终止液位时，加湿罐补水结束，关闭第一电磁阀；

12、s2开启水泵和第二电磁阀对补水罐进行补水，达到补水罐补水终止液位时，补水罐补水结束；

13、s3直至加湿罐的液位达到补水开启液位时，再次开启第一电磁阀进行加湿罐的补水。

14、具体的，所述步骤s2中，补水罐补水结束后，关闭水泵和第二电磁阀。

15、本发明技术方案带来的有益效果：

16、1.可以消除由于水泵引起的压力波动，以及水泵转速控制与加湿水消耗量不一致造成的加湿罐内液位波动；

17、2.补水罐的液位不会造成设备停机；

18、3.可提高补水速率，避免了边消耗边补水的情况；

19、4.水泵可以固定转速运行，无需跟随液位变化进行调节，提高水泵的耐久性。

技术特征：

1.消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，其特征在于，包括：最高液位、补水终止液位、补水开启液位、最低液位、补水罐补水终止液位、高报警液位、低报警液位、加湿罐、补水罐、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、气体进入电堆连接口；所述加湿罐、补水罐上分别设置有补水终止液位计：补水终止液位、补水罐补水终止液位；补水开启液位计：补水开启液位，以及报警液位计：最高液位、最低液位、高报警液位、低报警液位；所述水泵通过第二电磁阀连接补水罐，补水罐通过第一电磁阀连接加湿罐。

2.根据权利要求1所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，其特征在于，所述加湿罐由高到底依次设置有最高液位、补水终止液位、补水开启液位、最低液位；所述补水罐由高到低依次设置有高报警液位、补水罐补水终止液位、低报警液位。

3.根据权利要求2所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，其特征在于，补水终止液位与补水开启液位的高度差能够满足电堆在高功率下运行的时间，所述时间与完成补水罐的补水时间相匹配。

4.根据权利要求2所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，其特征在于，所述加湿罐、补水罐之间的连接管路管径的大小，与完成补水罐的补水需求相匹配。

5.根据权利要求2所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，其特征在于，所述补水罐的低报警液位，与加湿罐的补水终止液位高度一致。

6.根据权利要求2所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，其特征在于，所述补水罐的补水罐补水终止液位与低报警液位的高度差，大于加湿罐的补水终止液位与补水开启液位的高度差。

7.根据权利要求2所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，其特征在于，所述第一电磁阀和第二电磁阀不同时开启。

8.根据权利要求2所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置，其特征在于，所述加湿罐上部和补水罐上部通过气体进入电堆连接口连接电堆。

9.消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的方法，其特征在于，用于权利要求1-8任一项所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置的方法，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的方法，其特征在于，所述步骤s2中，补水罐补水结束后，关闭水泵和第二电磁阀。

技术总结
本发明提供了消除燃料电池电堆测试设备加湿罐液位波动的装置与方法，装置包括：最高液位、补水终止液位、补水开启液位、最低液位、补水罐补水终止液位、高报警液位、低报警液位、加湿罐、补水罐、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、气体进入电堆连接口；本发明采用新增补水罐，消除液位波动，利用多液位计的设置及控制方案，实现两罐体交替补水，保障加湿罐的补水速率，改善水泵的运行条件。补水罐的液位不会造成设备停机；可提高补水速率，避免了边消耗边补水的情况；水泵可以固定转速运行，无需跟随液位变化进行调节，提高了水泵的耐久性。

技术研发人员：任星睿,史宏武,陈云,丛志龙
受保护的技术使用者：亿华通动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12