燃料电池供氢系统减压元件试验装置的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池供氢系统减压元件试验装置。


背景技术：

2.燃料电池的原理是由燃料电池供氢系统提供氢燃料，氢燃料在燃料电池内发生电化学反应，产生电流的同时生成水。
3.燃料电池对于氢燃料的压力和流量稳定性有较高要求，因此，在供氢系统中，需要在燃料电池入口端设计一个减压元件，以满足氢燃料在压力和流量稳定性方面的需求。
4.目前，减压元件的设计通常是先根据燃料电池的参数确定减压元件的参数，制造完成后直接集成到燃料电池供氢系统进行验证，这样有可能损坏燃料电池，存在设计可行性低、研发周期长及研发成本高等缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种燃料电池供氢系统减压元件试验装置，旨在解决现有燃料电池供氢系统减压元件的设计过程中存在的设计可行性低、研发周期长及研发成本高的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出的燃料电池供氢系统减压元件试验装置，包括测试主路，所述测试主路沿气流方向依次设有储氢瓶、第一控制阀、第一流量计、第一压力传感器、减压元件、第二压力传感器、用于模拟燃料电池背压的第二控制阀、第三压力传感器、第三控制阀以及尾排口。
7.优选地，所述第三压力传感器和第三控制阀之间的管路连接有回流支路和模拟支路，所述回流支路沿气流方向依次设有第二流量计、第四压力传感器和单向阀，所述模拟支路设有第四控制阀，所述模拟支路用于模拟燃料电池氢气消耗量。
8.优选地，所述第二控制阀和第四控制阀为比例阀。
9.优选地，所述第一控制阀为高压减压阀。
10.优选地，所述第三控制阀为电磁阀。
11.优选地，所述尾排口设有阻火器。
12.优选地，所述第一流量计和第二流量计均为质量流量计。
13.优选地，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器及第四压力传感器均为陶瓷压力传感器。
14.优选地，所述燃料电池供氢系统减压元件试验装置还包括供电模块，所述供电模块对所述测试主路、回流支路和模拟支路上所有的控制阀、传感器及流量计进行供电。
15.优选地，所述燃料电池供氢系统减压元件试验装置还包括控制模块，所述控制模块控制所述供电模块的供电，所述控制模块实时采集所述测试主路和回流支路的流量及压力值。
16.本发明提出的燃料电池供氢系统减压元件试验装置，当氢气流经测试主路时，第一流量计检测流经减压元件的流量，第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别检测氢气进入减压元件前的压力、氢气流经减压元件后的压力和氢气流经第二控制阀后的压力，通过检测到的流量和压力值，实现对减压元件性能的试验。本发明提供的燃料电池供氢系统减压元件试验装置，在设计减压元件的过程中完成对减压元件的性能验证，提高了减压元件设计的可行性，缩短了研发周期以及降低了研发成本。
附图说明
17.图1为本发明燃料电池供氢系统减压元件试验装置一实施例的结构示意图。
18.附图标号说明：
[0019][0020][0021]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例和参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0022]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0024]
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0025]
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现
相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0026]
实施例一
[0027]
本发明实施例提出一种燃料电池供氢系统减压元件试验装置，参照图1，该燃料电池供氢系统减压元件试验装置包括测试主路1，测试主路沿气流方向依次设有储氢瓶10、第一控制阀11、第一流量计12、第一压力传感器13、减压元件14、第二压力传感器15、用于模拟燃料电池背压的第二控制阀16、第三压力传感器17、第三控制阀18以及尾排口19。
[0028]
本实施例中，第一流量计12用于检测流经减压元件14的流量值，第一压力传感器13、第二压力传感器15和第三压力传感器17分别用于检测氢气进入减压元件14前的压力值、氢气流经减压元件14后的压力值和氢气流经第二控制阀16后的压力值，第二控制阀用于模拟燃料电池的背压，通过收集到的流量值和压力值，完成减压元件14的流量与压力关系曲线图，实现对减压元件14的性能试验。具体地，在测试主路1上，储氢瓶10提供高压氢气，高压氢气流经第一控制阀11，第一控制阀11对高压氢气减压，接着依次流经第一流量计12、第一压力传感器13、减压元件14、第二压力传感器15、第二控制阀16、第三压力传感器17以及第三控制阀18，最后由尾排口19排出。通过第一流量计12检测到的流量值和第一压力传感器13、第二压力传感器15、第三压力传感器17分别检测到的压力值，得到减压元件14流量与压力的关系曲线图，完成对减压元件14的性能试验。本实施例提供的燃料电池供氢系统减压元件试验装置，在设计减压元件14的过程中完成对减压元件14的性能验证，提高了减压元件14设计的可行性，缩短了研发周期以及降低了研发成本。
[0029]
实施例二
[0030]
参照图1，本发明实施例所提出的第三压力传感器17和第三控制阀18之间的管路连接有回流支路2和模拟支路3，回流支路2沿气流方向依次设有第二流量计21、第四压力传感器22和单向阀23，模拟支路3设有第四控制阀31，模拟支路3用于模拟燃料电池氢气消耗量。
[0031]
本实施例中，回流支路2用于模拟氢气在燃料电池反应后回流的状态，模拟支路3用于模拟氢气在燃料电池反应的消耗量。回流支路2的进口端与第三压力传感器17和第三控制阀18之间的管路连接，出口端与第二压力传感器15和第二控制阀16之间的管路连接，模拟支路3的进口端与第三压力传感器17和第三控制阀18之间的管路连接，出口端与第三控制阀18后端的管路连接。在模拟支路3上设有第四控制阀31，第四控制阀31用于模拟燃料电池内氢气的消耗量，在回流支路2上沿气流方向依次设有第二流量计21、第四压力传感器22和单向阀23，第二流量计21用于检测回流氢气的流量，第四压力传感器22用于检测回流氢气的压力，通过在测试主路1和回流支路2上检测到的流量值与压力值，进一步完成对减压元件14的控制试验。具体地，在测试主路1上，储氢瓶10提供高压氢气，高压氢气流经第一控制阀11，第一控制阀11对高压氢气减压，接着依次流经第一流量计12、第一压力传感器13、减压元件14、第二压力传感器15、第二控制阀16以及第三压力传感器17，接着，氢气被回流支路2和模拟支路3分流，模拟支路3上的第四控制阀31模拟燃料电池内氢气消耗状态，此时，进入回流支路2上的氢气是经过燃料电池反应后剩余的氢气，第二流量计21检测回流氢气的流量，第四压力传感器22检测回流氢气的压力，通过在测试主路1和回流支路2上检测到的流量值与压力值，进一步实现对减压元件14的控制试验。
[0032]
实施例三
[0033]
参照图1，本发明实施例所提出的第二控制阀16和第四控制阀31为比例阀。
[0034]
本实施例中，第二控制阀16和第四控制阀31选用比例阀，比例阀可以按输入的电气信号连续地、按比例地对氢气的压力和流量进行控制，比例阀还具有压力补偿性能，输出压力和流量可以不受负载变化的影响。因此，比例阀用于模拟燃料电池背压，可以调节阻力平衡，降低因阻力不平衡引起的试验误差；第四控制阀31用于模拟燃料电池氢气的消耗，根据不同燃料电池的工作状态，实时控制第四控制阀31的开度，模拟燃料电池氢气消耗，提高了模拟燃料电池工作的可靠性以及试验结果的准确度。
[0035]
实施例四
[0036]
参照图1，本发明实施例所提出的第一控制阀11为高压减压阀。
[0037]
本实施例中，第一控制阀11选用高压减压阀，高压减压阀通过控制阀体内启闭件的开度来调节氢气的流量，使氢气的压力保持在一定范围内。第一控制阀11的入口端连接储氢瓶10，储氢瓶10的氢气压力通常在12mpa以上，不能直接供给燃料电池，选用高压减压阀对储氢瓶10的氢气减压，即使储氢瓶10输出的氢气压力发生变化，高压减压阀也能保持出口压力在设定的范围内，保护了其后端的零部件。
[0038]
实施例五
[0039]
参照图1，本发明实施例所提出的第三控制阀18为电磁阀。
[0040]
本实施例中，第三控制阀18选用电磁阀，电磁阀是通过电源自动控制阀门的打开或者关闭，具有反应快、成本低和安全性高等特点。第三控制阀18主要用于控制氢燃料在燃料电池反应后的排放，选用电磁阀，提高了尾排的效率及安全性。
[0041]
实施例六
[0042]
参照图1，本发明实施例所提出的尾排口19设有阻火器。
[0043]
本实施例中，在尾排口19设置阻火器，防止外部火焰从尾排口19窜入管路或阻止火焰在管路里蔓延，提高了安全性。
[0044]
实施例七
[0045]
参照图1，本发明实施例所提出的第一流量计12和第二流量计21均为质量流量计。
[0046]
本实施例中，第一流量计12和第二流量计21均选用质量流量计，质量流量计具有响应速度快、线性度较好等优点。采用质量流量计可以提高试验的效率及准确度。
[0047]
实施例八
[0048]
参照图1，本发明实施例所提出的第一压力传感器13、第二压力传感器15、第三压力传感器17及第四压力传感器22均为陶瓷压力传感器。
[0049]
本实施例中，第一压力传感器13、第二压力传感器15、第三压力传感器17及第四压力传感器22均选用陶瓷压力传感器。陶瓷压力传感器具有线性度好、精度好等优点。采用陶瓷压力传感器可以提高试验的可靠性。
[0050]
实施例九
[0051]
参照图1，本发明实施例所提出的燃料电池供氢系统减压元件试验装置还包括供电模块，供电模块对测试主路1、回流支路2和模拟支路3上所有的控制阀、传感器及流量计进行供电。
[0052]
本实施例中，供电模块与测试主路1、回流支路2以及模拟支路3上的零部件电连
接，并对其进行供电。
[0053]
实施例十
[0054]
参照图1，本发明实施例所提出的燃料电池供氢系统减压元件试验装置还包括控制模块，控制模块控制供电模块进行供电，控制模块实时采集测试主路1和回流支路2的流量及压力值。
[0055]
本实施例中，控制模块主要用于控制供电模块进行供电，同时对测试主路1、回流支路2和模拟支路3的进行控制，例如控制供电模块对测试主路1、回流支路2和模拟支路3上所有的控制阀、传感器及流量计进行供电，控制控制阀的开合、控制模拟支路3的开度等。此外，控制模块实时采集管路上流量值与压力值，自动分析减压元件14流量与压力关系，实现对减压元件14性能试验和对减压元件在供氢系统中控制策略的试验。
[0056]
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。