專利名稱：一種燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，具體地講是涉及一種適用于多種規(guī)格的 燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池(Fuel Cell,簡稱FC)是一種將持續(xù)供給的燃料和氧化劑中的化學(xué)能連續(xù)不斷地 轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)裝置。它按電化學(xué)原理，即原電池(如日常所用的鋅錳電池)的工作原理 ，等溫地把儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池有多種類型。按電池 的工作溫度不同可分為，低溫燃料電池(工作溫度低于10(TC)，包括質(zhì)子交換膜燃料電池( PEMFC:Proton Exchange Menbrance Fuel Cell)堿性燃料電池(AFC:Alkaline Fuel Cell), 以及直接甲醇燃料電池(DMFC:Direct Methanol Fuel Cell)中溫燃料電池(工作溫度在100。C 300°C)，包括培根型堿性燃料電池和磷酸型燃料電池(PAFC:Phosphoric Acid Fuel Cell);高溫燃料電池(工作溫度在60(TC 100(rC)，包括熔融碳酸鹽燃料電池MCFC:Molten Carbonate Fuel Cell)，和固體氧化物燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)。
質(zhì)子交換膜燃料電池和其他類型的燃料電池相比，具有高功率密度、高能量轉(zhuǎn)換效率、 低溫啟動、環(huán)境友好等優(yōu)點。因此，它特別適用于作為電動汽車動力源、工程備用電源、軍 用指揮系統(tǒng)電源，以及各種移動式、便攜式電源等。所以，近些年一直受到各國研究機構(gòu)， 企業(yè)的廣泛關(guān)注， 一直是燃料電池中研究重點。質(zhì)子交換膜燃料電池所用全氟磺酸膜需要一 定的含水量來傳導(dǎo)質(zhì)子，因此燃料電池電堆內(nèi)部的濕度條件對于電池的工作性能有很大影響 。目前，在質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的實際運行中，為防止質(zhì)子交換膜失水而導(dǎo)致電池性能 下降，需對進入電池的燃料與氧化劑氣體進行適當(dāng)增濕。目前，大部分電堆采用外置加濕器 對反應(yīng)氣體進行加濕處理。氣體的加濕方式多種多樣，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出的加濕器類型也很 多，在實際應(yīng)用中需要對各種加濕器的性能進行評測，以此為依據(jù)為不同規(guī)格的電堆設(shè)計和 選擇合適的加濕器。影響加濕器性能的因素很多，如氣體流量、氣體壓力、水的流量、加濕 溫度、加濕器內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，測試過程中，要保證其各種運行條件恒定，并可隨時測量。目前 ，對加濕器性能的測試缺乏有效的手段和準確的測量工具。由于缺乏有效的數(shù)據(jù)作為參考， 加濕器的設(shè)計制作和使用過程中往往具有一定主觀性，實際效果不理想
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，具有體積小巧、操作簡單、適用于多 種規(guī)格、測量參數(shù)全、測量范圍大，測試結(jié)果準確的特點。 本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案
一種燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其包括流量控制段、溫度測量段、濕度測量段，流 量控制段一端連接氣源，另一端進入加濕器的入口；溫度測量段一端與加濕器出口連通，另 一端通過三通換向閥與濕度測量段連通；三通換向閥用于控制氣路的切換，測試之前先將三 通換向閥置于排空檔，待實際工況穩(wěn)定后，再將三通換向閥切換到連接干燥塔一路進行測試 ，此方法提高了測試結(jié)果的準確性。
所述流量控制段為依次設(shè)置有截止閥、減壓閥、流量計、壓力表的通路，其截止閥一端 與氣源連通，壓力表一端進入加濕器的入口，截止閥、流量計可用于控制和測量氣體的流量 ;壓力表用來測量氣體進入加濕器的壓力，配合減壓閥可以控制氣體進入加濕器的壓力大小
所述流量控制段上流量計與壓力表之間設(shè)有單向閥，在使用中可以防止意外壓力波動或 回流。
所述溫度測量段包括測溫探頭和溫度表，測溫探頭位于管路中，與管壁不接觸，改進了 以前測試時所采用的測溫探頭只與輸氣管壁接觸，測量結(jié)果誤差較大的弊端。
所述濕度測量段包括電子天平、設(shè)于電子天平稱量面上的分子篩干燥塔和變色硅膠干燥 塔，分子篩干燥塔下端與三通換向閥連通，上端與變色硅膠干燥塔的下端連通，變色硅膠干 燥塔的上端設(shè)有排空管；排空管上設(shè)有單向閥，以防止環(huán)境氣體回灌。
所述三通換向閥和分子篩干燥塔之間優(yōu)選再設(shè)一硅膠干燥塔，多重干燥的方法，達到對 氣體的深度干燥。干燥塔吸收氣體中的水分，而使自身的重量發(fā)生了變化；變色硅膠既作為 干燥劑，又作為顯示劑；電子天平用來稱量干燥塔前后質(zhì)量的變化，以此為依據(jù)判斷氣體加 濕量的大小。
所述電子天平稱量面上優(yōu)選設(shè)有支撐板，以使所有的干燥塔能夠設(shè)于其上，便于即時的 測量重量的變化。
同時有兩套該測試系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)置在加濕器的陰陽兩極入出口通路上，這樣可以同時測試 加濕器對陰極氣體和陽極氣體的加濕效果。
燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)工作時，陽極的供氣及排放系統(tǒng)所輸送的氣體是氫氣。來 自氫氣瓶的氫氣經(jīng)過截止閥、減壓閥后進入氣體流量計，氣體流量計設(shè)定到所需流量。氫氣 從氣體流量計流出經(jīng)過單向閥進入加濕器進行加濕處理，此時，可通過調(diào)整減壓閥，來控制進入加濕器氣體的壓力，壓力的大小可通過讀取壓力表獲得。隨后，氣體從加濕器流出，流 向三通換向閥。為了測量氣體加濕后的實際溫度，在加濕器的出口處，設(shè)置了溫度表，通過 測溫探頭進行測量。在氣體進入干燥塔測試之前，先將三通換向閥轉(zhuǎn)到排空檔，待運行工況 穩(wěn)定后，再將氣體通入干燥塔內(nèi)進行測試，這時氣體將依次通過硅膠干燥塔、分子篩干燥塔 和變色硅膠干燥塔，經(jīng)過多重干燥后，干氫氣經(jīng)過單向閥排出。正常情況下，氣體從分子篩 干燥塔內(nèi)流出后就變?yōu)闃O干燥氣體，所以在通入變色硅膠干燥塔時，變色硅膠不變色。但經(jīng) 過測試多次后， 一旦干燥塔和干燥塔內(nèi)的干燥劑吸水達到飽和將不再工作，此時，氣體流入 變色硅膠干燥塔內(nèi)，會使變色硅膠變色，這樣就能提醒操作員馬上更換塔中的干燥劑，保證 測試結(jié)果的準確性。測試一段時間后，干燥塔內(nèi)吸收了氣體中的水分，其質(zhì)量會發(fā)生變化， 通過電子天平測量干燥塔內(nèi)質(zhì)量的變化，很容易獲得陽極氣體加濕量的大小。 陰極供氣及排放系統(tǒng)所輸送的氣體是氧氣，工作原理與陽極相同。
本發(fā)明提供的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，采用氣水分離的方法通過集成高精度流量 計、壓力表、溫度表和電子天平等計量工具可對不同操作條件(冷卻水流量、冷卻水溫度、 氣體流量)下各種規(guī)格的加濕器的性能進行測試，整個測試臺體積小巧，操作簡便，可以實 現(xiàn)對氣體深度干燥，測量參數(shù)全、測量范圍大，測試結(jié)果準確，適于在燃料電池領(lǐng)域的大規(guī) 模應(yīng)用。


圖l是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明另一種實施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明溫度測量段的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。 實施例l
一種燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，如圖1所示，其包括流量控制段、溫度測量段、濕 度測量段，流量控制段一端連接氣源2，另一端進入加濕器l的入口；溫度測量段一端與加濕 器1出口連通，另一端通過三通換向閥8與濕度測量段連通；三通換向閥8用于控制氣路的切
換，測試之前先將三通換向閥8置于排空檔，待實際工況穩(wěn)定后，再將三通換向閥8切換到連 接干燥塔一路進行測試，此方法提高了測試結(jié)果的準確性。
所述流量控制段為依次設(shè)置有截止閥3、減壓閥4、流量計5、壓力表6的通路，其截止閥 3—端與氣源2連通，壓力表6—端進入加濕器1的入口，截止閥3、流量計5可用于控制和測量氣體的流量；壓力表用來測量氣體進入加濕器l的壓力，配合減壓閥4可以控制氣體進入加濕 器l的壓力大小。
所述溫度測量段包括測溫探頭16和溫度表7，如圖3所示，測溫探頭16位于管路中，與管 壁不接觸，改進了以前測試時所采用的測溫探頭16只與輸氣管壁接觸，測量結(jié)果誤差較大的 弊端。
所述濕度測量段包括電子天平ll、設(shè)于電子天平11稱量面上的分子篩干燥塔9和變色硅 膠干燥塔IO，分子篩干燥塔9下端與三通換向閥8連通，上端與變色硅膠干燥塔10的下端連通 ，變色硅膠干燥塔10的上端設(shè)有排空管。
干燥塔吸收氣體中的水分，而使自身的重量發(fā)生了變化；變色硅膠既作為干燥劑，又作 為顯示劑；電子天平ll用來稱量干燥塔前后質(zhì)量的變化，以此為依據(jù)判斷氣體加濕量的大小
燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)工作時，來自氫氣瓶或氧氣瓶的氫氣經(jīng)過截止閥3、減壓 閥4后進入流量計5，流量計5設(shè)定到所需流量。氣體從流量計5流出進入加濕器1進行加濕處 理，此時，可通過調(diào)整減壓閥4，來控制進入加濕器l氣體的壓力，壓力的大小可通過讀取壓 力表6獲得。隨后，氣體從加濕器l流出，流向三通換向閥8。為了測量氣體加濕后的實際溫 度，在加濕器l的出口處，設(shè)置了溫度表7，通過測溫探頭16進行測量。在氣體進入干燥塔測 試之前，先將三通換向閥8轉(zhuǎn)到排空檔，待運行工況穩(wěn)定后，再將氣體通入干燥塔內(nèi)進行測 試，這時氣體將依次通過分子篩干燥塔9和變色硅膠干燥塔10，經(jīng)過干燥后排出。正常情況 下，氣體從分子篩干燥塔9內(nèi)流出后就變?yōu)闃O干燥氣體，所以在通入變色硅膠干燥塔10時， 變色硅膠不變色。但經(jīng)過測試多次后， 一旦干燥塔和干燥塔內(nèi)的干燥劑吸水達到飽和將不再 工作，此時，氣體流入變色硅膠干燥塔10內(nèi)，會使變色硅膠變色，這樣就能提醒操作員馬上 更換塔中的干燥劑，保證測試結(jié)果的準確性。測試一段時間后，干燥塔內(nèi)吸收了氣體中的水 分，其質(zhì)量會發(fā)生變化，通過電子天平ll測量干燥塔內(nèi)質(zhì)量的變化，很容易獲得氣體加濕量 的大小。
實施例2
一種燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，如圖2所示，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與實施例l基本相同，只是 所述流量控制段上流量計5與壓力表6之間設(shè)有單向閥12，在使用中可以防止意外壓力波動或 回流。
所述三通換向閥8和分子篩干燥塔9之間設(shè)一硅膠干燥塔13，多重干燥的方法，達到對氣 體的深度干燥。
6所述排空管上設(shè)有單向閥15，以防止環(huán)境氣體回灌。
所述電子天平11稱量面上優(yōu)選設(shè)有支撐板14，以使所有的干燥塔能夠設(shè)于其上，便于即 時的測量重量的變化。
另外，同時有兩套該測試系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)置在加濕器l的陰陽兩極入出口通路上，這樣可以 同時測試加濕器l對陰極氣體和陽極氣體的加濕效果。
操作時，陽極的供氣及排放系統(tǒng)所輸送的氣體是氫氣。來自氫氣瓶的氫氣經(jīng)過截止閥3 、減壓閥4后進入流量計5，流量計5設(shè)定到所需流量。氫氣從流量計5流出經(jīng)過單向閥12進入 加濕器l進行加濕處理，此時，可通過調(diào)整減壓閥4，來控制進入加濕器l氣體的壓力，壓力 的大小可通過讀取壓力表6獲得。隨后，氣體從加濕器l流出，流向三通換向閥8。為了測量 氣體加濕后的實際溫度，在加濕器的出口處，設(shè)置了溫度表7，通過測溫探頭16進行測量。 在氣體進入干燥塔測試之前，先將三通換向閥8轉(zhuǎn)到排空檔，待運行工況穩(wěn)定后，再將氣體 通入干燥塔內(nèi)進行測試，這時氣體將依次通過硅膠干燥塔13、分子篩干燥塔9和變色硅膠干 燥塔IO，經(jīng)過多重干燥后，干氫氣經(jīng)過單向閥15排出。正常情況下，氣體從分子篩干燥塔9 內(nèi)流出后就變?yōu)闃O干燥氣體，所以在通入變色硅膠干燥塔10時，變色硅膠不變色。但經(jīng)過測 試多次后， 一旦干燥塔和干燥塔內(nèi)的干燥劑吸水達到飽和將不再工作，此時，氣體流入變色 硅膠干燥塔10內(nèi)，會使變色硅膠變色，這樣就能提醒操作員馬上更換塔中的干燥劑，保證測 試結(jié)果的準確性。測試一段時間后，干燥塔內(nèi)吸收了氣體中的水分，其質(zhì)量會發(fā)生變化，通 過電子天平ll測量干燥塔內(nèi)質(zhì)量的變化，很容易獲得陽極氣體加濕量的大小。
陰極供氣及排放系統(tǒng)所輸送的氣體是氧氣，工作原理與陽極相同。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其包括流量控制段、溫度測量段、濕度測量段，流量控制段一端連接氣源(2)，另一端進入加濕器(1)的入口；溫度測量段一端與加濕器(1)出口連通，另一端通過三通換向閥(8)與濕度測量段連通。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其特征在于 所述流量控制段為依次設(shè)置有截止閥(3)、減壓閥(4)、流量計(5)、壓力表(6)的通 路，其截止閥(3) —端與氣源(2)連通，壓力表(6) —端進入加濕器(1)的入口。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其特征在于 所述流量控制段上流量計(5)與壓力表(6)之間設(shè)有單向閥(12)。
4 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其特征在于 所述溫度測量段包括測溫探頭(16)和溫度表(7)。
5 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其特征在于 所述測溫探頭(16)位于管路中，與管壁不接觸。
6 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其特征在于 所述濕度測量段包括電子天平(11)、設(shè)于電子天平稱量面上的分子篩干燥塔(9)和變色 硅膠干燥塔(10)，分子篩干燥塔(9)下端與三通換向閥(8)連通，上端與變色硅膠干燥 塔(10)的下端連通，變色硅膠干燥塔(10)的上端設(shè)有排空管。
7 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其特征在于 所述三通換向閥(8)和分子篩干燥塔(9)之間還設(shè)有硅膠干燥塔(13)。
8 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其特征在于 所述排空管上設(shè)有單向閥(15)。
9 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，其特征在于 所述電子天平(11)稱量面上設(shè)有支撐板(14)，所述各干燥塔均設(shè)于支撐板(14)上。
10 根據(jù)權(quán)利要求l-9中任意一項所述的燃料電池加濕器性能測試系 統(tǒng)，其特征在于同時有兩套該測試系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)置在加濕器的陰陽兩極入出口通路上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)，具體地講是一種適用于多種規(guī)格的燃料電池加濕器性能測試系統(tǒng)。其包括流量控制段、溫度測量段、濕度測量段，流量控制段一端連接氣源，另一端進入加濕器的入口；溫度測量段一端與加濕器出口連通，另一端通過三通換向閥與濕度測量段連通。本發(fā)明具有體積小巧、操作簡單、適用于多種規(guī)格、測量參數(shù)全、測量范圍大，測試結(jié)果準確的特點。
文檔編號G01M99/00GK101556212SQ20081030084
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者冀中華, 佳 孔, 鋼 肖 申請人:漢能科技有限公司