一种燃料电池氢气泄漏速率测试系统以及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池氢气泄漏速率测试系统以及车辆。


背景技术：

2.燃料电池作为一种绿色的发电技术具有发电效率高、环境污染小、比能量高等优点从而得到了广泛的发展。以氢气为燃料的燃料电池是目前应用最广泛的燃料电池种类，但氢气作为一种易燃易爆气体在使用过程中具有一定安全风险，因此监测燃料电池的氢气泄漏是一项重要工作。
3.燃料电池工作过程中，氢气透过双极板从燃料腔向冷却腔泄露是氢气泄漏的一种方式，泄漏量超过一定限值后会造成冷却腔存在气泡和氢气聚集，造成燃料电池冷却腔散热能力下降和安全隐患，因此准确监测燃料电池工作过程中氢气由燃料腔向冷却腔泄漏速率至关重要。
4.且现有的燃料腔-冷却腔氢气泄漏量测量精度不够，无法准确测量微小泄漏量；无法实现燃料电池正常运行情况下的泄漏量测量；测量时需要对燃料电池外部结构进行改造，测试效率较低，无法实现原位测量。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种无需对燃料电池外部结构进行改造且能够实现原位测量的燃料电池氢气泄漏速率测试系统以及车辆。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第一种技术方案为：
7.一种燃料电池氢气泄漏速率测试系统，燃料电池包括电堆，所述电堆包括氢侧入口以及散热出口；
8.所述测试系统包括氢气压力传感器、温度传感器以及溶解氢传感器；
9.所述氢气压力传感器设置于氢侧入口上，所述温度传感器与溶解氢传感器设置于散热出口上。
10.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第二种技术方案为：
11.一种燃料电池氢气泄漏速率测试方法，包括
12.s1、启动燃料电池，使其运行在工作点1，待氢气压力p1和反应温度t1稳定后记录t1时刻的溶解氢浓度c1；
13.s2、使燃料电池在工作点1继续稳定运行一段时间到达t2时刻，记录t2时刻的溶解氢浓度c2；
14.s3、计算t2和t1时刻的氢浓度c2和c1计算其差值
△
c，时刻t2和t1之间的时间差为
△
t，燃料电池冷却回路的体积为v，则泄漏速率q＝
△△
ct
v。
15.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第三种技术方案为：
16.一种车辆，包括上述的燃料电池氢气泄漏速率测试系统。
17.本实用新型的有益效果在于：通过增设氢气压力传感器、温度传感器以及溶解氢传感器，无需对现有的燃料电池进行结构性改造，改装的难度低，操作方便；同时通过溶解氢传感器，配合控制方法，可以准确测量燃料电池燃料腔到冷却腔之间的氢气泄漏量；可以实现在线测量，真实反映燃料电池实际运行条件下的燃料腔到冷却腔的泄漏量和泄漏速率；通过泄漏量和泄漏速率评价燃料电池燃料腔到冷却腔的泄漏速率影响因素，定量化操作条件和泄漏速率之间的关系。
附图说明
18.图1为本实用新型具体实施例一的一种燃料电池氢气泄漏速率测试系统的框图；
19.图2为本实用新型具体实施例二的一种燃料电池氢气泄漏速率测试方法的流程图。
具体实施方式
20.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
21.一种燃料电池氢气泄漏速率测试系统，燃料电池包括电堆，所述电堆包括氢侧入口以及散热出口；
22.所述测试系统包括氢气压力传感器、温度传感器以及溶解氢传感器；
23.所述氢气压力传感器设置于氢侧入口上，所述温度传感器与溶解氢传感器设置于散热出口上。
24.从上述描述可知，通过增设氢气压力传感器、温度传感器以及溶解氢传感器，无需对现有的燃料电池进行结构性改造，改装的难度低，操作方便；同时通过溶解氢传感器，配合控制方法，可以准确测量燃料电池燃料腔到冷却腔之间的氢气泄漏量；可以实现在线测量，真实反映燃料电池实际运行条件下的燃料腔到冷却腔的泄漏量和泄漏速率；通过泄漏量和泄漏速率评价燃料电池燃料腔到冷却腔的泄漏速率影响因素，定量化操作条件和泄漏速率之间的关系。
25.进一步的，所述电堆还包括散热入口，燃料电池还包括燃料电池冷却回路；
26.所述燃料电池冷却回路连接在散热出口与散热入口之间。
27.进一步的，所述散热出口、温度传感器、溶解氢传感器、散热路以及散热入口依次连接。
28.从上述描述可知，通过将温度传感器设置与更靠近电堆散热出口处，能够保证测量的温度更加精准，防止因为管道的散热导致测量不准确。
29.进一步的，所述燃料电池冷却回路包括散热装置以及冷却液循环装置。
30.进一步的，所述电堆还包括氢侧出口；
31.燃料电池还包括氢气循环装置以及供氢装置，所述氢侧出口、氢气循环装置、氢气压力传感器以及氢侧入口依次连通；
32.所述供氢装置与、氢气压力传感器以及氢侧入口依次连通。
33.进一步的，燃料电池还包括尾排管路，所述尾排管路与氢侧出口连通。
34.一种燃料电池氢气泄漏速率测试方法，包括
35.s1、启动燃料电池，使其运行在工作点1，待氢气压力p1和反应温度t1稳定后记录t1时刻的溶解氢浓度c1；
36.s2、使燃料电池在工作点1继续稳定运行一段时间到达t2时刻，记录t2时刻的溶解氢浓度c2；
37.s3、计算t2和t1时刻的氢浓度c2和c1计算其差值
△
c，时刻t2和t1之间的时间差为
△
t，燃料电池冷却回路的体积为v，则泄漏速率
38.进一步的，还包括
39.s4、改变燃料电池运行工作点和操作条件，使其在工作点n运行，重复步骤s1～s3，得到不同工作点n下的泄漏速率qn。
40.从上述描述可知，通过不同的工作点与工作条件，能够使得得到的泄漏速率更加准确。
41.一种车辆，其特征在于，包括上述的燃料电池氢气泄漏速率测试系统。
42.进一步的，所述车辆还包括控制器，所述控制器执行上述的燃料电池氢气泄漏速率测试方法。
43.实施例一
44.参照图1，一种燃料电池氢气泄漏速率测试系统，燃料电池包括电堆，所述电堆包括氢侧入口以及散热出口；
45.所述测试系统包括氢气压力传感器、温度传感器以及溶解氢传感器；
46.所述氢气压力传感器设置于氢侧入口上，所述温度传感器与溶解氢传感器设置于散热出口上。
47.所述电堆还包括散热入口，燃料电池还包括燃料电池冷却回路；
48.所述燃料电池冷却回路连接在散热出口与散热入口之间。
49.所述散热出口、温度传感器、溶解氢传感器、散热路以及散热入口依次连接。
50.所述燃料电池冷却回路包括散热装置以及冷却液循环装置。
51.所述电堆还包括氢侧出口；
52.燃料电池还包括氢气循环装置以及供氢装置，所述氢侧出口、氢气循环装置、氢气压力传感器以及氢侧入口依次连通；
53.所述供氢装置与、氢气压力传感器以及氢侧入口依次连通。
54.燃料电池还包括尾排管路，所述尾排管路与氢侧出口连通。
55.实施例二
56.参照图2，一种燃料电池氢气泄漏速率测试方法，包括
57.s1、启动燃料电池，使其运行在工作点1，待氢气压力p1和反应温度t1稳定后记录t1时刻的溶解氢浓度c1；
58.s2、使燃料电池在工作点1继续稳定运行一段时间到达t2时刻，记录t2时刻的溶解氢浓度c2；
59.s3、计算t2和t1时刻的氢浓度c2和c1计算其差值
△
c，时刻t2和t1之间的时间差为
△
t，燃料电池冷却回路的体积为v，则泄漏速率
60.s4、改变燃料电池运行工作点和操作条件，使其在工作点n运行，重复步骤s1～s3，得到不同工作点n下的泄漏速率qn。
61.实施例三
62.一种车辆，包括控制器以及实施例一所述的燃料电池氢气泄漏速率测试系统。
63.所述控制器执行实施例二所述的燃料电池氢气泄漏速率测试方法。
64.所述氢气压力由测试系统的氢气压力传感器提供，所述反应温度由测试系统的温度传感器提供，所述溶解氢浓度由测试系统的溶解氢传感器提供。
65.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。