燃料电池电堆高低温循环性能测试装置的制作方法

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池电堆高低温循环性能测试装置。

背景技术：

1、燃料电池作为使用氢能的主要手段，应用场景广泛，可覆盖交通、供热供电、化工、冶金等领域。在供能方面，氢燃料电池可用来实现热电联供，代替部分煤、石油和天然气，通过氢电互补体系降低碳排放；在交通等方面，氢燃料电池可代替传统燃油发动机，实现车辆零排放。

2、燃料电池电堆由多个单元单电池堆叠而成，往往堆叠节数超过200节。因燃料电池应用场景广泛，这使得其运行环境温度具有波动较大的特点，通常在-40℃～80℃。温度变化会导致各部件热胀冷缩，进而影响整堆的气密性。整堆气密性是决定燃料电池性能和寿命的关键参数之一。由于目前燃料电池行业处于兴起阶段，还没有成熟的关于温度对整堆气密性能和其他性能影响的测试平台及手段。这会导致电堆在某些特定环境温度下性能不达标，影响电堆性能。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本实用新型的实施例提出一种可在不同温度条件下对电堆进行测试的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置。

3、本实用新型实施例的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置包括环境仓、气密测试组件、受力测试组件和控制器，所述环境仓用于放置待测的所述燃料电池电堆，所述环境仓为可调温环境仓，所述气密测试组件包括氦气源、水箱、与所述氢气腔连通的氢气进气管和氢气出气管、与所述空气腔连通的空气进气管和空气出气管、与所述水腔连通的进水管和回水管、压力传感器和检漏仪，所述氦气源与所述氢气进气管和所述空气进气管相连，所述水箱与所述进水管和所述回水管相连，所述压力传感器设置在所述进水管上，所述检漏仪与所述氢气腔和所述空气腔连通，所述受力测试组件可拆卸地设置在燃料电池堆上，所述受力测试组件用于监测所述燃料电池电堆在不同温度条件下的受力情况，所述控制器可控制所述环境仓、所述气密测试组件和所述受力测试组件，以及接收并存储所述气密测试组件和所述受力测试组件采集到的数据。

4、本实用新型实施例的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置通过环境仓实现模拟电堆的运行环境，并利用气密测试组件和受力测试组件对电堆的气密性和受力情况进行分析，从而评价电堆的整体性能，以便于研究人员根据测试结果对电推进行改进，提高电堆性能。

5、在一些实施例中，所述受力测试组件包括位移传感器和第一数据采集器，所述燃料电池电堆包括前端板、后端板、电芯、补偿板、螺杆和碟簧，所述前端板和所述后端板通过所述螺杆相连，所述电芯的一端与所述前端板相连，所述电芯的另一端与所述补偿板相连，所述补偿板与所述后端板之间具有间隔，所述碟簧设置在所述补偿板和所述后端板之间，所述位移传感器设置在所述后端板上以采集碟簧的高度数据，所述位移传感器与所述第一数据采集器相连，所述第一数据采集器与所述控制器相连。

6、在一些实施例中，所述受力测试组件还包括应变片和第二数据采集器，所述应变片设置在所述螺杆上，所述应变片与所述第二数据采集器相连，所述第二数据采集器与所述控制器相连。

7、在一些实施例中，所述水箱内设置有加热件。

8、在一些实施例中，所述气密测试组件还包括检漏主管、第一检漏支管、第二检漏支管和第三检漏支管、第一阀、第二阀、第三阀和第四阀，所述检漏主管的一端与所述检漏仪相连，所述检漏主管的另一端分别与所述第一检漏支管、所述第二检漏支管和所述第三检漏支管的一端相连，所述第一检漏支管的另一端与所述氢气腔连通，所述第二检漏支管的另一端与所述空气进气管连通，所述第三检漏支管另一端与所述进水管连通，所述第一阀设置在所述检漏主管上，所述第二阀设置在所述第一检漏支管上，所述第三阀设置在所述第二检漏支管上，所述第四阀设置在所述第三检漏支管上。

9、在一些实施例中，所述气密测试组件还包括第五阀、第六阀、第七阀和第八阀，所述第五阀、所述第六阀、所述第七阀和所述第八阀沿氢气腔向所述氦气源的方向在所述氢气进气管上依次布置。

10、在一些实施例中，所述气密测试组件还包括第九阀，所述空气进气管的一端与所述空气腔连通，所述空气进气管的另一端与所述氢气进气管连通，所述第九阀设置在所述空气进气管上。

11、在一些实施例中，所述气密测试组件还包括第十阀、第十一阀、第十二阀和水泵，所述第十阀、所述第十一阀、所述第十二阀和所述水泵沿水腔向所述水箱的方向在所述进水管上依次布置。

12、在一些实施例中，所述气密测试组件还包括第十三阀和第十四阀，所述第十三阀设置在所述氢气出气管上，所述第十四阀设置在所述空气出气管上。

13、在一些实施例中，所述气密测试组件还包括第十五阀、第十六阀、第十七阀、温度传感器和排水管，所述第十五阀、所述第十六阀、和所述温度传感器沿所述水腔向所述水箱的方向在所述回水管上依次布置，所述排水管的一端与所述回水管相连，所述第十七阀设置在所述排水管上。

技术特征：

1.一种燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，所述燃料电池电堆具有氢气腔、空气腔和水腔，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述受力测试组件包括位移传感器和第一数据采集器，所述燃料电池电堆包括前端板、后端板、电芯、补偿板、螺杆和碟簧，所述前端板和所述后端板通过所述螺杆相连，所述电芯的一端与所述前端板相连，所述电芯的另一端与所述补偿板相连，所述补偿板与所述后端板之间具有间隔，所述碟簧设置在所述补偿板和所述后端板之间，所述位移传感器设置在所述后端板上以采集碟簧的高度数据，所述位移传感器与所述第一数据采集器相连，所述第一数据采集器与所述控制器相连。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述受力测试组件还包括应变片和第二数据采集器，所述应变片设置在所述螺杆上，所述应变片与所述第二数据采集器相连，所述第二数据采集器与所述控制器相连。

4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述水箱内设置有加热件。

5.根据权利要求1所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述气密测试组件还包括检漏主管、第一检漏支管、第二检漏支管和第三检漏支管、第一阀、第二阀、第三阀和第四阀，所述检漏主管的一端与所述检漏仪相连，所述检漏主管的另一端分别与所述第一检漏支管、所述第二检漏支管和所述第三检漏支管的一端相连，所述第一检漏支管的另一端与所述氢气腔连通，所述第二检漏支管的另一端与所述空气进气管连通，所述第三检漏支管另一端与所述进水管连通，所述第一阀设置在所述检漏主管上，所述第二阀设置在所述第一检漏支管上，所述第三阀设置在所述第二检漏支管上，所述第四阀设置在所述第三检漏支管上。

6.根据权利要求1所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述气密测试组件还包括第五阀、第六阀、第七阀和第八阀，所述第五阀、所述第六阀、所述第七阀和所述第八阀沿氢气腔向所述氦气源的方向在所述氢气进气管上依次布置。

7.根据权利要求1所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述气密测试组件还包括第九阀，所述空气进气管的一端与所述空气腔连通，所述空气进气管的另一端与所述氢气进气管连通，所述第九阀设置在所述空气进气管上。

8.根据权利要求1所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述气密测试组件还包括第十阀、第十一阀、第十二阀和水泵，所述第十阀、所述第十一阀、所述第十二阀和所述水泵沿水腔向所述水箱的方向在所述进水管上依次布置。

9.根据权利要求1所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述气密测试组件还包括第十三阀和第十四阀，所述第十三阀设置在所述氢气出气管上，所述第十四阀设置在所述空气出气管上。

10.根据权利要求1所述的燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，其特征在于，所述气密测试组件还包括第十五阀、第十六阀、第十七阀、温度传感器和排水管，所述第十五阀、所述第十六阀、和所述温度传感器沿所述水腔向所述水箱的方向在所述回水管上依次布置，所述排水管的一端与所述回水管相连，所述第十七阀设置在所述排水管上。

技术总结
本技术公开了一种燃料电池电堆高低温循环性能测试装置，所述测试装置包括环境仓、气密测试组件、受力测试组件和控制器，所述环境仓用于放置待测的所述燃料电池电堆，所述环境仓为可调温环境仓，所述气密测试组件用于对电堆进行气密性测试，所述受力测试组件用于监测所述燃料电池电堆在不同温度条件下的受力情况，所述控制器可控制所述环境仓、所述气密测试组件和所述受力测试组件，以及接收并存储所述气密测试组件和所述受力测试组件采集到的数据。本技术实施例的测试装置可在不同温度条件下对电堆进行测试。

技术研发人员：史林军,王晓雪,陆维,刘元宇,卢华兴,赵喆,刘泽慧,叶楠楠
受保护的技术使用者：国家电投集团氢能科技发展有限公司
技术研发日：20230504
技术公布日：2024/1/14