一种燃料电池电堆测试平台的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池电堆测试技术领域，更具体地涉及一种燃料电池电堆测试平台。


背景技术：

2.燃料电池具有清洁环保、能够持续发电、能量转化率高等优势，国家的支持力度逐渐增大，广大企业对燃料电池的研发如火如荼，燃料电池的需求迅速增加。燃料电池在研发过程中或者在投入使用前，必须经过性能测试，基本测试内容一般包括电堆供氢量、供氢设备产氢量、氢气缓冲缸压力、阴极进出口压力及温湿度、阳极进出口压力及温湿度、冷却回路压力及温湿度等，测试结果可反映膜电极性能、碳纸性能及流路设计是否合理等，这些因素对燃料电池性能有重大影响。目前，燃料电池电堆测试平台在测试过程中，会消耗大量氢气，而有一部分氢气会因为保证燃料电池电堆内气体恒压以及阳极气体排放的缘故排放造成浪费，使得生产成本偏高。
3.因此，有必要提供一种能减少这部分氢气的浪费的燃料电池电堆测试平台以解决现有技术的缺陷。


技术实现要素：

4.鉴于此，本实用新型的目的是提供一种燃料电池电堆测试平台，能够减少这部分氢气的浪费，提高氢气的利用率，降低生产成本。
5.为了实现上述目的，本实用新型公开了一种燃料电池电堆测试平台，包括燃料电池电堆，具有阳极入口和阳极出口，所述燃料电池电堆的阳极入口方向设有气体加湿器，所述燃料电池电堆的阳极出口方向设有水气分离器，所述水气分离器具有水排出口和气排出口，所述水气分离器的气排出口方向设有氢气循环泵，所述水气分离器与所述氢气循环泵之间设有旁支路，所述旁支路设有阳极排放阀，所述氢气循环泵与所述气体加湿器连通并能将氢气输送至所述气体加湿器中。
6.与现有技术相比，本实用新型的燃料电池电堆测试平台中，在燃料电池电堆测试过程中，氢气先进入气体加湿器中，氢气经气体加湿器进行加湿和升温后经阳极入口进入燃料电池电堆中进行反应，氢气进入燃料电池电堆反应后，剩余部分未反应的氢气通过燃料电池电堆的阳极出口排出，排出的氢气经过水气分离器的水气分离，将燃料电池电堆反应后的水和氢气分离，反应水从水排出口排出设备，去水后的氢气从气排出口排出，其中一部分氢气可由旁支路上的阳极排放阀排出设备，阳极排放阀可根据燃料电池电堆阳极压力进行阀体开关度调整，保证燃料电池电堆阳极设定压力，另外一部分氢气则经过氢气循环泵回到气体加湿器内部，混合新进的氢气一起进行加温加湿，重新利用，减少氢气的消耗，提高氢气的利用率，降低生产成本。
7.较佳地，该燃料电池电堆测试平台还包括设置在所述气体加湿器进气方向的质量流量控制器，以控制进入所述气体加湿器中的气体量。
8.较佳地，所述气体加湿器和所述燃料电池电堆之间、所述燃料电池电堆和所述水气分离器之间、所述水气分离器和所述氢气循环泵之间、及所述氢气循环泵和所述气体加湿器之间均通过管道连通，且所述管道表面包覆加热带。
9.较佳地，该燃料电池电堆测试平台还包括设置在所述氢气循环泵和所述气体加湿器之间的氢气流量计。
10.较佳地，所述水气分离器包括冷凝盘管和冷凝罐，所述冷凝罐具有腔体且设有氢气出口，所述腔体内填充部分冷凝水，所述冷凝盘管的一端连接所述燃料电池电堆，另一端呈盘型结构且该段位于冷凝水中，所述冷凝盘管的出口露出水面，氢气从所述氢气出口排出。
11.较佳地，所述冷凝罐内位于所述冷凝盘管出口的上方设有滤水填充物，冷却后的氢气经所述滤水填充物后从所述氢气出口排出。
12.较佳地，所述冷凝罐内在所述滤水填充物与所述氢气出口之间设有冷凝水回流部，所述冷凝水回流部呈锥形，且自所述氢气出口到所述滤水填充物之间的直径逐渐增大。
13.较佳地，所述水气分离器还包括热交换器，所述热交换器的第一进水端与所述冷凝罐相连，所述热交换器的第一出水端与所述冷凝罐相连，以对所述冷凝罐内的冷凝水进行热交换。
附图说明
14.图1为本实用新型燃料电池电堆测试平台的结构示意图。
15.图2为图1所示燃料电池电堆测试平台中水气分离器的结构示意图。
16.符号说明：
17.燃料电池电堆10，阳极入口11，阳极出口13，气体加湿器20，水气分离器30，冷凝盘管31，冷凝罐33，腔体331，氢气出口333，滤水填充物35，冷凝水回流部37，热交换器39，氢气循环泵40，旁支路50，阳极排放阀51，质量流量控制器60，管道70，氢气流量计80，外部冷水塔90。
具体实施方式
18.为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
19.请参考图1，本实用新型提供一种燃料电池电堆测试平台，包括燃料电池电堆10，具有阳极入口11和阳极出口13，燃料电池电堆10的阳极入口11方向设有气体加湿器20，燃料电池电堆10的阳极出口13方向设有水气分离器30，水气分离器30具有水排出口和气排出口，水气分离器30的气排出口方向设有氢气循环泵40，水气分离器30与氢气循环泵40之间设有旁支路50，旁支路50设有阳极排放阀51，氢气循环泵40与气体加湿器20连通并能将氢气输送至气体加湿器20中。
20.在上述技术方案中，在燃料电池电堆的测试过程中，氢气先进入气体加湿器20中，氢气通过气体加湿器20进行加湿和升温后经阳极入口11进入燃料电池电堆10中进行反应，氢气进入燃料电池电堆10反应后，剩余部分未反应的氢气通过燃料电池电堆10的阳极出口13排出，排出的氢气经过水气分离器30进行水气分离，可将燃料电池电堆10反应后的水和
氢气进行分离，反应水从水排出口排出设备，去除水后的氢气从气排出口排出，其中一部分氢气可由旁支路50上的阳极排放阀51排出设备，阳极排放阀51可根据燃料电池电堆10阳极压力进行阀体开关度调整，保证燃料电池电堆10阳极设定压力，另外一部分氢气则经过氢气循环泵40回到气体加湿器20内部，混合新进的氢气一起进行加温加湿，重新利用，可减少氢气的消耗，提高氢气的利用率，降低生产成本。
21.继续参考图1，为了控制进入气体加湿器20中的氢气含量，在气体加湿器20进气方向的质量流量控制器60。也就是说，氢气能够以设定的流量进入气体加湿器20中，从而可保证燃料电池电堆10测试结果的稳定和准确。在一个优选地实施例中，在氢气循环泵40和气体加湿器20之间设有氢气流量计80，氢气流量计80可监控从氢气循环泵40进入气体加湿器20中的氢气含量，尤其是，经氢气循环泵40循环回流的氢气在回流的过程中经过氢气流量计80时，燃料电池电堆测试平台通过氢气流量计80的反馈数值，能入口借助质量流量控制器60相对应的减少氢气进入流量，从而保证进入燃料电池电堆10阳极通道的氢气量是稳定的设定值，以提高测试结果的精确性。
22.继续参考图1，气体加湿器20和燃料电池电堆10之间、燃料电池电堆10和水气分离器30之间、水气分离器30和氢气循环泵40之间、及氢气循环泵40和气体加湿器20之间均通过管道70连通，且管道70表面包覆加热带(图未示)，加热带可直接包裹在管道70的表面加热，温度均匀、安装简单、使用方便、安全可靠。
23.请参考图2，水气分离器30包括冷凝盘管31和冷凝罐33，冷凝罐33具有腔体331且设有氢气出口333，腔体331内填充部分冷凝水，冷凝盘管31的一端连接燃料电池电堆10，另一端呈盘型结构且该段位于冷凝水中，冷凝盘管31的出口露出水面，氢气从氢气出口333排出。可以理解的是，冷凝盘管31的冷凝部分为盘型结构，盘型结构可以是蛇形结构、z型结构、u型结构、w型结构的一种或几种结构混合形成，在此不进行限制。由于冷凝盘管31的冷凝部分位于冷凝水中，经过冷凝盘管31的高温高湿氢气降低温度和露点温度，氢气里的水分冷凝而出。进一步，借助热交换器39使冷凝水保持低温，具体地，热交换器39的第一进水端与冷凝罐33相连，热交换器39的第一出水端与冷凝罐33相连，形成回路，以对冷凝罐33内的冷凝水进行热交换。在一个实施例中，热交换器39外接外部冷水塔90，冷凝水通过热交换器39与外部冷却塔90的作用保持低温。更进一步，冷凝罐33内位于冷凝盘管31的出口的上方设有滤水填充物35，冷却后的氢气经滤水填充物35后从氢气出口333排出。可以理解的是，冷凝盘管31的出口与滤水填充物35之间具有一定间隙空间，在冷凝盘管31进行冷凝除水后的氢气再经过滤水填充物35能进一步去除气流里携带的水分。在一个优选地实施例中，冷凝罐33内在滤水填充物35与氢气出口333之间设有冷凝水回流部37，冷凝水回流部37呈锥形，且自氢气出口333到滤水填充物35之间的直径逐渐增大，氢气经过滤水填充物35后进入冷凝水回流部37内，能够再次将氢气里的水附在冷凝水回流部37上，由于自氢气出口333到滤水填充物35之间的直径逐渐增大，形成一个斜坡，水顺着冷凝水回流部37回落在冷凝水内，经过水气分离器30冷凝除湿去水后的氢气从氢气出口333流向旁支路50或氢气循环泵40。
24.以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。