一种燃料电池测试系统的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池测试系统。


背景技术：

2.燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。
3.目前，针对燃料电池的测试系统存在以下问题：测试成本较高；测试台架设备稳定性不足；测试系统的软件可靠性不足，逻辑控制不稳定；辅助的测试气、水稳定性需要提高；检测分析仪器不完善。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明公开了一种燃料电池测试系统。
5.具体方案如下：一种燃料电池测试系统，其特征在于，用于对电堆测试台和/或系统测试台进行测试；所述电堆测试台或系统测试台由水冷系统、气体系统（氢气、空气、氮气）、电气系统（低压控制、高压配电、电子负载）和控制系统构成，其中，电堆测试台的工控机利用软件系统控制各子系统及相应传感器、电磁阀使得水、电、气按照设定值供给至被测氢燃料电堆，并同时采集被测电堆的性能数据，以达到了解被测电堆性能、参数调校、使用寿命、设计改进等功能；系统测试台的工控机利用软件系统控制各子系统及相应传感器、电磁阀使得水、电、气按照设定值供给至被测发动机，同时采集被测发动机性能数据，以达到了解被测发动机性能、参数调校、设计改进的功能。
6.作为本发明的进一步改进，所述电堆测试台的工作流程如下：安装被测电堆、连接各子系统管路、检查接口泄漏情况、设定测试程序、连接监控设备、设备开始运行、运行结束、氮气吹扫、拆卸各子系统管路、拆卸被测电堆。
7.作为本发明的进一步改进，所述系统测试台的工作流程如下：安装被测发动机、连接各子系统管路、检查接口泄漏情况、设定测试程序、连接监控设备、设备开始运行、运行结束、氮气吹扫、拆卸各子系统管路、拆卸被测发动机。
8.作为本发明的进一步改进，测试前先通过测试间内的氢气探测器检查房间内含氢量，确保在安全范围内；检查纯水、冷却水、压缩空气等公用工程供应情况，确保公用工程运行正常。
9.作为本发明的进一步改进，包括高纯氢气管道、低压氮气管道、排气筒、多个系统测试台和/或多个电堆测试台，所述高纯氢气管道通往系统测试台和电堆测试台，所述低压氮气管道通往系统测试台和电堆测试台，各系统测试台和各电堆测试台的尾气汇总后通入
排气筒。
10.作为本发明的进一步改进，所述高纯氢气管道的总管上设有质量流量计和球阀，其一侧设有带有截止阀的管路，通往系统测试台和电堆测试台的管路上均分别设有快速切断阀。
11.作为本发明的进一步改进，所述低压氮气管道的总管上设有质量流量计和球阀，其一侧设有带有截止阀的管路。
12.作为本发明的进一步改进，所述电堆测试台的尾气排放管道上设有就地紧急放空管，且就地紧急放空管上配合安装有阻火器。
13.作为本发明的进一步改进，所述排气筒还连接有氮气吹扫管和取样分析管，其中，氮气吹扫管分两路，总管上设有单向阀，一路设有自动阀，另一路设有压力变送器、调压阀和就地流量计。
14.本发明的有益效果在于：燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时，二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的；另外，由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫，而且按电化学原理发电，没有高温燃烧过程，因此几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染；本发明专门针对然电池系统的特性，有效降低了测试成本较高，提高了测试台架设备稳定性，确保了测试系统的软件可靠性以及逻辑控制的和安全性，提高了辅助的测试气、水稳定性，完善了检测分析仪器。
附图说明
15.图1为本发明的工艺流程图。
16.图2为本发明中电堆测试台的工作流程图。
17.图3为本发明中系统测试台的工作流程图。
18.附图标记列表：1-质量流量计，2-球阀，3-截止阀，4-快速切断阀，5-紧急放空管，6-阻火器，7-单向阀，8-自动阀，9-压力变送器，10-调压阀，11-就地流量计，12-排气筒。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
20.如图所示，本发明提供了一种燃料电池测试系统，用于对电堆测试台和/或系统测试台进行测试；电堆测试台或系统测试台由水冷系统、气体系统（氢气、空气、氮气）、电气系统（低压控制、高压配电、电子负载）和控制系统构成，其中，电堆测试台的工控机利用软件系统控制各子系统及相应传感器、电磁阀使得水、电、气按照设定值供给至被测氢燃料电堆，并同时采集被测电堆的性能数据，以达到了解被测电堆性能、参数调校、使用寿命、设计改进等功能；系统测试台的工控机利用软件系统控制各子系统及相应传感器、电磁阀使得水、电、气按照设定值供给至被测发动机，同时采集被测发动机性能数据，以达到了解被测发动机性能、参数调校、设计改进的功能。
21.在本实施例中，电堆测试台的工作流程如下：安装被测电堆、连接各子系统管路、检查接口泄漏情况、设定测试程序、连接监控设备、设备开始运行、运行结束、氮气吹扫、拆
卸各子系统管路、拆卸被测电堆。
22.在本实施例中，系统测试台的工作流程如下：安装被测发动机、连接各子系统管路、检查接口泄漏情况、设定测试程序、连接监控设备、设备开始运行、运行结束、氮气吹扫、拆卸各子系统管路、拆卸被测发动机。
23.在本实施例中，测试前先通过测试间内的氢气探测器检查房间内含氢量，确保在安全范围内；检查纯水、冷却水、压缩空气等公用工程供应情况，确保公用工程运行正常。
24.在本实施例中，包括高纯氢气管道、低压氮气管道、排气筒、多个系统测试台和/或多个电堆测试台，高纯氢气管道和低压氮气管道均可根据实际待测燃料电池的功率分为多路，涉及500w～150kw，在图1中，高纯氢气管道和低压氮气管道的一路通往两台高功率的电堆测试台和系统测试台，另一路通往三台低功率的电堆测试台，各系统测试台和各电堆测试台的尾气汇总后通入排气筒，本领域技术人员可根据实际需要再灵活设置管路。
25.在本实施例中，高纯氢气管道的总管上设有质量流量计和球阀，其一侧设有带有截止阀的管路，通往系统测试台和电堆测试台的管路上均分别设有快速切断阀。
26.在本实施例中，低压氮气管道的总管上设有质量流量计和球阀，其一侧设有带有截止阀的管路。
27.在本实施例中，电堆测试台的尾气排放管道上设有就地紧急放空管，且就地紧急放空管上配合安装有阻火器。
28.在本实施例中，排气筒还连接有氮气吹扫管和取样分析管，其中，氮气吹扫管分两路，总管上设有单向阀，一路设有自动阀，另一路设有压力变送器、调压阀和就地流量计。
29.本发明侧视系统的注意事项如下：（1）需在两路氢气供气管上分别增加设置紧急切断阀，用于安全联锁切断和紧急停车。
30.（2）氢气经减压后进入测试设备，减压阀后需设置安全泄压设施，防止减压阀失效压力过高损坏测试设备。氢气阀门及测试设备的氢气管路连接处应选用可靠的密封。
31.（3）测试台的氢气放空尾气，集中排放至15m高排气筒进行外排，排气筒设置有阻火器、氮气吹扫等安全设施。
32.（4）测试设备自身设置氮气吹扫系统，吹扫气集中排放至排气筒，满足紧急吹扫的要求。
33.（5）氢气psa设备设置有压力、温度的监测、报警和联锁控制，确保氢气来源的安全性。
34.（6）测试前先通过测试间内的氢气探测器检查房间内含氢量，要求在安全范围内以确保非防爆测试设备可以安全启动；测试结束后及时关闭供氢管路总阀，确保非运行时无氢气源泄漏氢气。
35.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。