一种适用于风冷型氢燃料电池的测试系统的制作方法

本发明属于新能源技术领域，涉及一种氢燃料电池，尤其涉及一种适用于风冷型氢燃料电池的测试系统。

背景技术：

氢燃料电池一般使用氢气或重整氢作为燃料，空气或氧气为氧化剂，将化学能转化为电能。氢燃料电池根据散热方式分为风冷型和水冷型两种。氢气的流量、温度及湿度，空气的流量、温度及湿度，以及燃料电池电堆本身的温度及其它物理参数对于燃料电池的正常运行和发电效率都有着重要的影响。

专利201610152403.7提供了一种用于测试水冷型燃料电池氢气系统的测试平台，能够模拟燃料电池系统运行时氢气系统状态，从而测试氢气系统各零部件的性能、寿命是否达到设计要求及燃料电池系统要求。

专利cn201689163u提供了一种用于水冷型质子交换膜燃料电池的测试平台，兼具燃料电池电堆和燃料电池系统性能测试功能，并可以对燃料电池系统各零部件进行匹配测试。

现有技术主要侧重于对水冷型氢燃料电池系统性能进行测试，很少涉及风冷型氢燃料电池的研究，而且现有的氢燃料电池测试平台模块化程度不高，不能很好的与其他测试系统进行方便连接。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种氢燃料电池的测试系统，以便克服现有测试系统存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于风冷型氢燃料电池的测试系统，可测试风冷型氢燃料电池发电系统在不同测试条件下的运行情况，从而得到运行最佳的条件。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种适用于风冷型氢燃料电池的测试系统，所述测试系统包括：氢气供应单元、空气供应单元、散热单元、燃料电池电堆活化及测试单元、电能输出单元、自动检测及控制单元；

所述氢气供应单元、空气供应单元分别连接氢燃料电池的燃料电池电堆；所述氢气供应单元向燃料电池电堆供应氢气，空气供应单元向燃料电池电堆供应含有氧气的空气；

所述散热单元靠近燃料电池电堆设置，采用风机对燃料电池电堆进行散热；

所述燃料电池电堆活化及测试单元连接燃料电池电堆，用于对燃料电池电堆进行活化和各项性能测试；

所述电能输出单元包括电源模块和电子负载，负责将燃料电池电堆产出的电输出；

所述自动检测及控制单元包括上位机、传感器组，所述上位机连接传感器组，采用上位机对测试系统内的设定参数进行检测和控制；

所述氢气供应单元向燃料电池电堆供应氢气，此处的氢气供应单元从钢瓶中输送氢气，或者供应各种制氢设备所产的纯氢；氢气在进入燃料电池电堆前通过比例阀调节进气压力，同时安装有温度传感器、压力传感器、湿度传感器和氢气流量计，实时对氢气各项参数进行检测；

所述空气供应单元向燃料电池电堆供应氧气，空气在进入燃料电池电堆前通过空气过滤器对空气进行过滤，将空气中的固体颗粒除去，并安装有温度传感器、压力传感器、湿度传感器，实时对空气各项参数进行检测；

所述燃料电池电堆的作用是通过电催化反应将氢气和氧气的化学能转化为电能；燃料电池电堆安装了24v蓄电池为氢燃料电池启动阶段供电，并安装了温度传感器、压力传感器、电流传感器和电压传感器，用于检测燃料电池电堆的各项参数；多余的氢气和空气通过燃料电池电堆的排气阀排放到大气中；

所述散热单元是通过安装在燃料电池电堆后侧的风机实现对氢燃料电池的散热；风机连接所述自动检测及控制单元，在燃料电池运行的各个阶段，自动检测及控制单元会根据燃料电池的运行状态实时调整风机的转速，保证电堆内部气流的流通和电堆温度在适宜的温度范围内，使氢燃料电池长期稳定运行；

所述燃料电池电堆活化及测试单元用以对燃料电池电堆进行活化，同时对燃料电池电堆各项性能进行测试；燃料电池电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成，各单体电池之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢即构成燃料电池电堆；

所述电能输出单元包括电源模块和电子负载，燃料电池电堆进行电化学反应产生直流电，电源模块根据电子负载端对直流电或交流电的需求分为dc-dc和dc-ac两种；

所述上位机的作用是连接测试平台各个电子测量和控制器件，从而对测试平台各项参数进行数据记录，同时随时根据需要对各项参数进行调节；

所述测试系统工作时，首先设置好氢气端比例阀的压力值，然后打开氢气减压阀，向系统供应氢气，然后打开燃料电池电堆系统的控制开关，燃料电池电堆开始吸入氢气和空气中的氧气，燃料电池电堆开始发电；风机根据发电功率大小调节转速，保证进风量和各个部件的温湿度满足燃料电池电堆的发电要求；多余的氢气和空气通过燃料电池电堆的排气阀排放到大气中；氢燃料电池发的电通过dc-dc或dc-ac电源模块进行电压调节后输送给电子负载等用电端；整套测试系统所有的电子检测设备均连接上位机，通过上位机实时对测试平台各项参数进行检测和控制。

一种适用于风冷型氢燃料电池的测试系统，所述测试系统包括：氢气供应单元、空气供应单元、散热单元、电能输出单元、自动检测及控制单元；

所述氢气供应单元、空气供应单元分别连接氢燃料电池的燃料电池电堆；所述氢气供应单元向燃料电池电堆供应氢气，空气供应单元向燃料电池电堆供应含有氧气的空气；

所述散热单元靠近燃料电池电堆设置，采用风机对燃料电池电堆进行散热；

所述电能输出单元包括电源模块和电子负载，负责将燃料电池电堆产出的电输出；

所述自动检测及控制单元包括上位机、传感器组，所述上位机连接传感器组，采用上位机对测试系统内的设定参数进行检测和控制。

作为本发明的一种优选方案，所述测试系统还包括燃料电池电堆活化及测试单元；所述燃料电池电堆活化及测试单元连接燃料电池电堆，用于对燃料电池电堆进行活化和各项性能测试。

作为本发明的一种优选方案，所述氢气供应单元向燃料电池电堆供应氢气，此处的氢气供应单元从钢瓶中输送氢气，或者供应各种制氢设备所产的纯氢；氢气在进入燃料电池电堆前通过比例阀调节进气压力，同时安装有温度传感器、压力传感器、湿度传感器和氢气流量计，实时对氢气各项参数进行检测。

作为本发明的一种优选方案，所述空气供应单元向燃料电池电堆供应氧气，空气在进入燃料电池电堆前通过空气过滤器对空气进行过滤，将空气中的固体颗粒除去，并安装有温度传感器、压力传感器、湿度传感器，实时对空气各项参数进行检测。

作为本发明的一种优选方案，所述燃料电池电堆的作用是通过电催化反应将氢气和氧气的化学能转化为电能；燃料电池电堆安装了24v蓄电池为氢燃料电池启动阶段供电，并安装了温度传感器、压力传感器、电流传感器和电压传感器，用于检测燃料电池电堆的各项参数；多余的氢气和空气通过燃料电池电堆的排气阀排放到大气中。

作为本发明的一种优选方案，所述散热单元是通过安装在燃料电池电堆后侧的风机实现对氢燃料电池的散热；风机连接所述自动检测及控制单元，在燃料电池运行的各个阶段，自动检测及控制单元会根据燃料电池的运行状态实时调整风机的转速，保证电堆内部气流的流通和电堆温度在适宜的温度范围内，使氢燃料电池长期稳定运行。

作为本发明的一种优选方案，所述燃料电池电堆活化及测试单元用以对燃料电池电堆进行活化，同时对燃料电池电堆各项性能进行测试；燃料电池电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成，各单体电池之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢即构成燃料电池电堆。

作为本发明的一种优选方案，所述电能输出单元包括电源模块和电子负载，燃料电池电堆进行电化学反应产生直流电，电源模块根据电子负载端对直流电或交流电的需求分为dc-dc和dc-ac两种。

作为本发明的一种优选方案，所述上位机的作用是连接测试平台各个电子测量和控制器件，从而对测试平台各项参数进行数据记录，同时随时根据需要对各项参数进行调节。

作为本发明的一种优选方案，所述测试系统工作时，首先设置好氢气端比例阀的压力值，然后打开氢气减压阀，向系统供应氢气，然后打开燃料电池电堆系统的控制开关，燃料电池电堆开始吸入氢气和空气中的氧气，燃料电池电堆开始发电；风机根据发电功率大小调节转速，保证进风量和各个部件的温湿度满足燃料电池电堆的发电要求；多余的氢气和空气通过燃料电池电堆的排气阀排放到大气中；氢燃料电池发的电通过dc-dc或dc-ac电源模块进行电压调节后输送给电子负载等用电端；整套测试系统所有的电子检测设备均连接上位机，通过上位机实时对测试平台各项参数进行检测和控制。

本发明的有益效果在于：本发明提出的适用于风冷型氢燃料电池的测试系统，可测试风冷型氢燃料电池发电系统在不同测试条件下的运行情况，从而得到运行最佳的条件。

附图说明

图1为本发明适用于风冷型氢燃料电池的测试系统的组成示意图。

图2为本发明适用于风冷型氢燃料电池的测试系统的另一组成示意图。

附图标注如下：

a.氢气供应单元；b.空气供应单元；c.散热单元；d.燃料电池电堆活化及测试单元；e.电能输出单元；f.自动检测及控制单元；g.氢燃料电池

1.空气；2.空气过滤器；3.温度传感器；4.压力传感器；5.湿度传感器；6.氢气供应单元；7.减压阀；8.氢气流量计；9.温度传感器；10.压力传感器；11.湿度传感器；12.比例阀；13.燃料电池电堆；14.蓄电池；15.风机；16.排气阀；17.电源模块；18.电子负载；19.电流传感器；20.电压传感器；21.电流传感器；22.电压传感器；23.电流传感器；24.电压传感器；25.pc上位机；26.氢气浓度检测仪

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图1，本发明揭示了一种适用于风冷型氢燃料电池的测试系统，所述测试系统包括：氢气供应单元a、空气供应单元b、散热单元c、燃料电池电堆活化及测试单元d、电能输出单元e、自动检测及控制单元f。

所述氢气供应单元a、空气供应单元b分别连接氢燃料电池g的燃料电池电堆；所述氢气供应单元a向燃料电池电堆供应氢气，空气供应单元b向燃料电池电堆供应含有氧气的空气。

所述散热单元c靠近燃料电池电堆设置，采用风机对燃料电池电堆进行散热。

所述燃料电池电堆活化及测试单元d连接燃料电池电堆，用于对燃料电池电堆进行活化和各项性能测试。

所述电能输出单元e包括电源模块和电子负载，负责将燃料电池电堆产出的电输出。

所述自动检测及控制单元f包括上位机、传感器组，所述上位机连接传感器组，采用上位机对测试系统内的设定参数进行检测和控制。

请参阅图2，本发明测试系统具体包括空气过滤器2、温度传感器3、压力传感器4、湿度传感器5、减压阀7、氢气流量计8、温度传感器9、压力传感器10、湿度传感器11、比例阀12、燃料电池电堆13、蓄电池14、风机15、排气阀16、电源模块17、电子负载18、电流传感器19、电压传感器20、电流传感器21、电压传感器22、电流传感器23、电压传感器24、pc上位机25、氢气浓度检测仪26。

所述测试系统工作时，首先设置好氢气端比例阀12的压力值，然后打开氢气减压阀7，氢气供应单元向测试系统供应氢气6，然后打开燃料电池电堆13的控制开关，燃料电池电堆13开始吸入氢气6和空气1中的氧气，燃料电池电堆13开始发电。风机15根据发电功率大小调节转速，保证进风量和各个部件的温湿度满足燃料电池电堆的发电要求。多余的氢气和空气通过燃料电池电堆13的排气阀16排放到大气中。燃料电池系统发的电通过dc-dc或dc-ac电源模块17进行电压调节后输送给电子负载18等用电端。整套测试平台所有的电子检测设备均连接pc上位机25，通过pc上位机25实时对测试平台各项参数进行检测和控制。

具体地，空气供应单元安装有空气过滤器2、温度传感器3、压力传感器4、湿度传感器5。所述空气供应单元向燃料电池电堆13供应空气(或其他含有氧气的气体)，空气在进入燃料电池电堆13前通过空气过滤器2对空气1进气过滤，将空气1中的固体颗粒除去，防止进入燃料电池电堆13，并通过安装的温度传感器3、压力传感器4、湿度传感器5，实时对空气各项参数进行检测。

氢气供应单元向燃料电池电堆13供应氢气6，此处的氢气可以是钢瓶氢气也可以是各种制氢系统所产的纯氢，制氢系统包括但不限于电解水制氢、甲醇水重整制氢、甲烷重整制氢等。氢气在进入燃料电池电堆13前通过比例阀12调节进气压力，同时安装有温度传感器9、压力传感器10、湿度传感器11和氢气流量计8，实时对氢气各项参数进行检测。

所述燃料电池电堆13的作用是通过电催化反应将氢气和氧气的化学能转化为电能。燃料电池电堆13安装了24v蓄电池为燃料电池启动阶段供电，并安装了温度传感器、电流传感器23、电压传感器24和压力传感器用于检测燃料电池电堆的各项参数。

所述散热单元是通过安装在燃料电池电堆后侧的风机15实现，风机15连接自动检测及控制单元f，在氢燃料电池运行的各个阶段，自动检测及控制单元f根据氢燃料电池的运行状态实时调整风机15的转速，保证燃料电池电堆13内部气流的流通和燃料电池电堆温度在适宜的温度范围内，使氢燃料电池长期稳定运行。

所述燃料电池电堆活化与测试单元不仅可以对燃料电池电堆进行活化，而且可以对燃料电池系统各项性能进行测试。燃料电池电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢即构成氢燃料电池电堆。

所述电能输出单元包括电源模块17和电子负载18，燃料电池电堆13进行电化学反应产生直流电，电源模块17根据电子负载18端对直流电或交流电的需求分为dc-dc和dc-ac两种。

所述pc上位机25的作用是连接测试平台各个电子测量和控制器件，从而对测试平台各项参数进行数据记录，同时可以随时根据需要对各项参数进行调节。

实施例二

本发明揭示了一种适用于风冷型氢燃料电池的测试系统，所述测试系统包括：氢气供应单元a、空气供应单元b、散热单元c、电能输出单元e、自动检测及控制单元f。

所述氢气供应单元a、空气供应单元b分别连接氢燃料电池g的燃料电池电堆；所述氢气供应单元a向燃料电池电堆供应氢气，空气供应单元b向燃料电池电堆供应含有氧气的空气。

所述散热单元c靠近燃料电池电堆设置，采用风机对燃料电池电堆进行散热。

所述电能输出单元e包括电源模块和电子负载，负责将燃料电池电堆产出的电输出。

所述自动检测及控制单元f包括上位机、传感器组，所述上位机连接传感器组，采用上位机对测试系统内的设定参数进行检测和控制。

综上所述，本发明提出的适用于风冷型氢燃料电池的测试系统，可测试风冷型氢燃料电池发电系统在不同测试条件下的运行情况，从而得到运行最佳的条件。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。