CN110838591A - 一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法 - Google Patents

一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110838591A
CN110838591A CN201911311246.XA CN201911311246A CN110838591A CN 110838591 A CN110838591 A CN 110838591A CN 201911311246 A CN201911311246 A CN 201911311246A CN 110838591 A CN110838591 A CN 110838591A
Authority
CN
China
Prior art keywords
outlet
valve
ejector
pressure
humidifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911311246.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘静
艾佳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Chuangyin Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Chuangyin Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Chuangyin Energy Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Chuangyin Energy Technology Co Ltd
Priority to CN201911311246.XA priority Critical patent/CN110838591A/zh
Publication of CN110838591A publication Critical patent/CN110838591A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04328—Temperature; Ambient temperature of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04343—Temperature; Ambient temperature of anode exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04402—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/045—Humidity; Ambient humidity; Water content of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/04514—Humidity; Ambient humidity; Water content of anode exhausts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明的一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法，主要包括：高压气瓶连接有气瓶阀，气瓶阀与比例阀相连接；比例阀与引射器的进气口相连；引射器的出口连接一个三通阀；三通阀的一个出口与增湿器的气侧入口相连接，增湿器的气侧出口连接温度控制器，温度控制器的出口与混合桶相连接；三通阀的另一个出口直接与混合桶相连接；混合桶的排放出口连接第一压力调节阀；混合桶的回流出口连接第二压力调节阀，第二压力调节阀的另一端连接所述引射器的引射口；混合桶的底部出口与水泵相连接，水泵的出口与所述增湿器的水侧入口相连接。本发明可以快速完成引射器引射口和出口的湿度、温度、压力条件建立，使用方便、调节精度高、建立实验条件快。

Description

一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法。
背景技术
在李冬红等翻译的《PEM燃料电池：理论与实践（第2板）》（P216~222）中说明了燃料电池的氢供应系统组成。在质子交换膜燃料电池系统中通常需要引射器或循环泵来将富余的氢气从压力较低的燃料电池的出口导向压力较高的燃料电池入口，从而实现入口处的氢气的温湿度调节和富余氢气的循环利用。
引射器测试系统从模拟燃料电池实际工作条件的角度出发，并希望快速低成本的测试出引射器的使用性能。专利文献CN201811440156.6公开了一种燃料电池试验台架，然而其主要用于宽泛的原件测试，对温湿度控制模块也只是简单说明具有增湿器和温度控制器，对实际的引射器测试系统构建不具有指导意义。专利文献CN201810072225 .6公开了一种用于大功率燃料电池热管理系统开发的电堆模拟装置，这种装置完整的模拟了电堆内部温湿度以及内部热容的变化，但设备制作和使用都较复杂。实际测试引射器时，引射器的引射口和引射器的出口温湿度、压力以及流量为测试输入条件，对电堆内部热熔等参数没有要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法，以便准确快速的测试引射器在燃料电池系统中的使用性能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种燃料电池引射器的测试系统，其特征在于，主要包括：高压气瓶，所述高压气瓶连接有气瓶阀，所述气瓶阀与比例阀相连接；所述比例阀与引射器的进气口相连，二者之间设有第一流量计、第一压力计、第一温度计，分别监测工作流体的流量、压力、温度；所述引射器的出口连接一个三通阀，二者之间设有第二压力计、第二温度计、第一湿度计，分别测试压缩流体的压力、温度、湿度；
所述三通阀的出口为2个，一个出口与增湿器的气侧入口相连接，所述增湿器的气侧出口连接温度控制器，所述温度控制器的出口与混合桶相连接；所述三通阀的另一个出口直接与所述混合桶相连接；从所述三通阀出来的两部分气体在所述混合桶内混合得到气体湿度和温度对应电堆反应后剩余气体的湿度和温度；
所述混合桶的排放出口连接第一压力调节阀，所述第一压力调节阀控制的混合桶内部的压力即为模拟的电堆内部压力；所述混合桶的回流出口连接第二压力调节阀，所述第二压力调节阀的另一端连接所述引射器的引射口；所述第二压力调节阀和所述引射器之间设有第二流量计、第三压力计、第三温度计和第二湿度计，分别监测引射流体的流量、压力、温度、湿度；所述混合桶的底部出口与水泵相连接，所述水泵的出口与所述增湿器的水侧入口相连接。
采用本发明的燃料电池引射器的测试系统的测试方法，其特征在于，采用所述压力调节阀的开闭程度来模拟燃料电池电堆内部的压力变化和气体消耗量，采用所述增湿器来模拟电堆内部的湿度变化，采用所述温度控制器来模拟电堆内部的温度变化，从而实现引射器的工况模拟；然后通过各工况下的温度、压力、湿度和流量获得引射器的工作性能。
本发明的有益效果如下：本发明的燃料电池引射器的测试系统，可以快速完成引射器引射口和出口的湿度、温度、压力条件建立，具有使用方便、调节精度高、建立实验条件快的特点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图中：1-高压气瓶、2-气瓶阀、3-比例阀、4-引射器、5-三通阀、6-增湿器、7-温度控制器、8-混合桶、9-第一压力调节阀、10-第二压力调节阀、11-水泵；21-第一流量计、22-第一压力计、23-第一温度计、24-第二压力计、25-第二温度计、26-第一湿度计、27-第二流量计、28-第三压力计、29-第三温度计、30-第二湿度计、31-第四压力计；P1-旁管路。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种燃料电池引射器的测试系统，主要包括：高压气瓶1，所述高压气瓶1连接有气瓶阀2，所述气瓶阀2与比例阀3相连接；所述气瓶阀2主要起降压作用，可以将气体调至指定压力；所述比例阀3的作用是控制氢气喷射量；所述比例阀3与引射器4的进气口相连，二者之间设有第一流量计21、第一压力计22、第一温度计23，分别监测工作流体的流量、压力、温度；所述引射器4的出口连接一个三通阀5，二者之间有第二压力计24、第二温度计25、第一湿度计26，分别测试压缩流体的压力、温度、湿度；
所述三通阀5的出口为2个，一个出口与增湿器6的气侧入口相连接，所述增湿器6的气侧出口连接温度控制器7，所述温度控制器7的出口与混合桶8相连接；所述三通阀5的另一个出口直接与所述混合桶8相连接；从所述三通阀5出来的两部分气体在所述混合桶8内混合得到气体湿度和温度对应电堆反应后剩余气体的湿度和温度；
所述混合桶8的排放出口连接第一压力调节阀9，所述第一压力调节阀9控制的混合桶内部的压力即为模拟的电堆内部压力；所述混合桶8的回流出口连接第二压力调节阀10，所述第二压力调节阀10的另一端连接所述引射器4的引射口；所述第二压力调节阀10和所述引射器4之间设有第二流量计27、第三压力计28、第三温度计29和第二湿度计30，分别监测引射流体的流量、压力、温度、湿度；所述混合桶8的底部出口与水泵11相连接，所述水泵11的出口与所述增湿器6的水侧入口相连接，所述水泵11的作用是使得液态水循环流动。
进一步地，所述增湿器6是一个水对气中空膜管增湿器，可以利用液态水对气体进行加湿，其优点是无运动部件，性能稳定可靠。
进一步地，所述温度控制器7为PTC加热器，作用为调节气体温度，其优点为原理简单可靠，能快速达到引射气体设定温度。
进一步地，所述气瓶阀2与比例阀3之间设有第四压力计31，用于监测气瓶阀的压力设定值。
进一步地，所述增湿器6的水侧出口设有旁管路P1与所述混合桶8相连接，从而实现所述增湿器6的水气两侧压力平衡。
采用本发明的燃料电池引射器的测试系统的测试方法，采用所述第一压力调节阀（9）和第二压力调节阀（10）的开闭程度来模拟燃料电池电堆内部的压力变化和气体消耗量，采用所述增湿器（6）来模拟电堆内部的湿度变化，采用所述温度控制器（7）来模拟电堆内部的温度变化，从而实现引射器的工况模拟；然后通过各工况下的温度、压力、湿度和流量获得引射器的工作性能；具体测试流程如下：
（1）确认比例阀3闭合，打开并调节气瓶阀2使得第四压力计31读数达到设定值（此设定值依据电池系统要求给定，常用范围为5～10bar）；此时，水泵11处于运行状态，三通阀5出口全部通向增湿器6，温度控制器7处于关闭状态，第一压力调节阀9处于全开状态，第二压力调节阀10处于全开状态；
（2）给定比例阀3一个固定开度；
（3）第一压力调节阀9的开度依据第二压力计24的设定压力自动控制调节，而第二压力计24的读数在1～2.5bar之间每次增加0.1bar；第二压力调节阀10的开度依据给定的第三压力计28和第二压力计24的差值自动控制调节，差值的设定按燃料电池系统工况设定；待所有温度、流量、压力、湿度传感器读数稳定后，读取并记录比例阀3开度以及温度、流量、压力、湿度传感器读数。
（4）所述步骤（3）须满足第二流量计27的读数与第一流量计21的读数之比大于0.5的条件；如果第二流量计27读数与第一流量计21的读数之比小于0.5，则重复步骤（2），比例阀3的开度在上一次给定值的基础上增加5%，然后按所述步骤（3）进行下一组数据测量；当比例阀3的开度达到100%时，测取最后一组数据；
（5）关闭气瓶阀2、水泵11、温度控制器7；再确认第四压力计31读数下降到0后，关闭比例阀3；然后将三通阀5的开度完全调至接通增湿器6的状态，同时调整第一压力调节阀9和第二压力调节阀10至全开状态；测试结束。

Claims (6)

1.种燃料电池引射器的测试系统，其特征在于，主要包括：高压气瓶（1），所述高压气瓶（1）连接有气瓶阀（2），所述气瓶阀（2）与比例阀（3）相连接；所述比例阀（3）与引射器（4）的进气口相连，二者之间设有第一流量计（21）、第一压力计（22）、第一温度计（23）；所述引射器4的出口连接一个三通阀（5），二者之间设有第二压力计（24）、第二温度计（25）、第一湿度计（26）；
所述三通阀（5）的一个出口与增湿器（6）的气侧入口相连接，所述增湿器（6）的气侧出口连接温度控制器（7），所述温度控制器（7）的出口与混合桶（8）相连接；所述三通阀（5）的另一个出口直接与所述混合桶（8）相连接；
所述混合桶（8）的排放出口连接第一压力调节阀（9）；所述混合桶（8）的回流出口连接第二压力调节阀（10），所述第二压力调节阀（10）的另一端连接所述引射器（4）的引射口；所述第二压力调节阀（10）和所述引射器（4）之间设有第二流量计（27）、第三压力计（28）、第三温度计（29）和第二湿度计（30）；所述混合桶（8）的底部出口与水泵（11）相连接，所述水泵（11）的出口与所述增湿器（6）的水侧入口相连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池引射器的测试系统，其特征在于，所述增湿器（6）是一个水对气中空膜管增湿器。
3.根据权利要求1所述的燃料电池引射器的测试系统，其特征在于，所述温度控制器（7）为PTC加热器。
4.根据权利要求1所述的燃料电池引射器的测试系统，其特征在于，所述气瓶阀（2）与比例阀（3）之间设有第四压力计（31）。
5.根据权利要求1所述的燃料电池引射器的测试系统，其特征在于，所述增湿器（6）的水侧出口设有旁管路（P1）与所述混合桶（8）相连接。
6.一种采用如权利要求1～5任意一项所述的燃料电池引射器的测试系统的测试方法，其特征在于，采用所述第一压力调节阀（9）和第二压力调节阀（10）的开闭程度来模拟燃料电池电堆内部的压力变化和气体消耗量，采用所述增湿器（6）来模拟电堆内部的湿度变化，采用所述温度控制器（7）来模拟电堆内部的温度变化，从而实现引射器的工况模拟；然后通过各工况下的温度、压力、湿度和流量获得引射器的工作性能。
CN201911311246.XA 2019-12-18 2019-12-18 一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法 Pending CN110838591A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911311246.XA CN110838591A (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911311246.XA CN110838591A (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110838591A true CN110838591A (zh) 2020-02-25

Family

ID=69578789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911311246.XA Pending CN110838591A (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110838591A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112697486A (zh) * 2020-12-07 2021-04-23 上海朝临动力科技有限公司 压缩膨胀一体机性能检测装置
CN114744246A (zh) * 2022-04-13 2022-07-12 佛山仙湖实验室 一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法
CN114899456A (zh) * 2022-06-13 2022-08-12 南通理工学院 一种燃料电池用脉冲式引射器测试装置及方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112697486A (zh) * 2020-12-07 2021-04-23 上海朝临动力科技有限公司 压缩膨胀一体机性能检测装置
CN112697486B (zh) * 2020-12-07 2023-09-26 上海朝临动力科技有限公司 压缩膨胀一体机性能检测装置
CN114744246A (zh) * 2022-04-13 2022-07-12 佛山仙湖实验室 一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法
CN114744246B (zh) * 2022-04-13 2024-03-19 佛山仙湖实验室 一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法
CN114899456A (zh) * 2022-06-13 2022-08-12 南通理工学院 一种燃料电池用脉冲式引射器测试装置及方法
CN114899456B (zh) * 2022-06-13 2023-04-28 南通理工学院 一种燃料电池用脉冲式引射器测试装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110838591A (zh) 一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法
CN110374856B (zh) 一种燃料电池用氢引射泵测试系统
CN215731802U (zh) 一种燃料电池测试系统
CN210692688U (zh) 一种燃料电池引射器的测试系统
EP1555706A1 (en) Functional test and demonstration apparatus for fuel cell power system
CN112271311A (zh) 一种燃料电池的控制系统及其方法
CN213457279U (zh) 燃料电池系统的测试系统
CN211125844U (zh) 质子交换膜氢燃料电池发动机系统模拟装置
US20050153180A1 (en) Functional test and demonstration apparatus for fuel cell power system
CN209783927U (zh) 一种燃料电池膜加湿器测试系统
CN111916791B (zh) 一种多工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法
CN101750583A (zh) 固体氧化物燃料电池测试应用中水蒸汽的控制装置及方法
CN111916792B (zh) 一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法
CN214471694U (zh) 引射器性能测试装置
CN113776953A (zh) 一种燃料电池电堆的耐压强度检测装置和方法
CN111816898A (zh) 一种燃料电池氢气供应循环装置快速响应能力的测试系统
CN219800930U (zh) 用于燃料电池热管理系统及其零部件的测试装置
CN114759225B (zh) 燃料电池水气分离器测试系统和测试方法
CN101556212B (zh) 一种燃料电池加湿器性能测试系统
CN114151321B (zh) 一种燃料电池发动机用氢气循环泵测试系统及其测试方法
CN115377461A (zh) 一种燃料电池电堆测试的阳极脉冲尾排模拟系统
CN212342667U (zh) 一种燃料电池氢气供应循环装置快速响应能力的测试系统
CN113540523A (zh) 一种燃料电池电堆的模拟装置
CN114430054B (zh) 一种燃料电池阳极水管理系统及其控制方法
CN216348765U (zh) 一种多功能增湿器性能测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination