CN111157426A - 一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统。该系统的增湿器性能测试装置的进气调节机构用于调节增湿器的进气压力和温湿度，气体检测机构用于检测增湿器的进出口的压力和温湿度；去离子过滤器性能测试装置包括与去离子过滤器串联的循环水路组件、用于检测循环水路组件的导电率的电导率测试机构、和检测去离子过滤器进出水端的压力的水压检测机构。该系统，进气调节机构调节增湿器干湿气进气端的压力和温湿度，气体检测机构检测增湿器进出气端的温度、湿度和压力数据，从而判断增湿器的增湿效果是否满足实际操作需求；控制循环水路组件的流量，检测对比去离子过滤器进出水口的压力及循环水路的电导率，判断去离子过滤器的工作效果。

Description

一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统。

背景技术

空气和氢气流都必须在燃料电池入口处增湿。氢增湿是为确保电渗迁移不会使膜的阳极侧干燥；空气增湿是为确保过量的干燥气体在入口区域不会以高于电化学反应生成水的速度来去除水；同时需要对用于各部件循环散热的水的电导率进行有效控制，因此需要对增湿器与去离子过滤器进行测试，确认是否符合要求，目前并没有专门的燃料电池增湿器和去离子过滤器测试系统，不利于测试工作的开展。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种快速准确的测试增湿器和去离子过滤器的性能的测试系统。

本发明的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，包括增湿器性能测试装置和去离子过滤器性能测试装置；所述增湿器性能测试装置包括进气调节机构和气体检测机构，所述进气调节机构用于调节所述增湿器的干空气进口和湿空气进口的进气压力和温湿度，所述气体检测机构用于检测所述所述增湿器的干空气进口、湿空气进口、干空气出口和湿空气出口的压力和温湿度；所述去离子过滤器性能测试装置包括与所述去离子过滤器串联的循环水路组件、用于检测所述循环水路组件的导电率的电导率测试机构、和检测所述去离子过滤器进出水端的压力的水压检测机构。

优选的，所述进气调节机构包括一个干空气进气管路、一个湿空气进气管路、一个气体加湿器、两个空压机和分别设置在两个空压机的出气端的两个节气门，一个空压机出气端通过所述干空气进气管路与所述增湿器的干空气进口相连通，另一个空压机出气端通过气体加湿器的进气口相连通，所述气体加湿器的出气口通过所述湿空气进气管路与所述增湿器的湿空气进口相连通。

优选的，所述气体检测机构包括设置在所述干空气进气管路上的干空气进气压力传感器和干空气进气温湿度传感器，设置在所述增湿器的干空气出口的干空气出气压力传感器和干空气出气温湿度传感器，设置在所述湿空气进气管路上的湿空气进气压力传感器和湿空气进气温湿度传感器，和设置在所述增湿器的湿空气出口的湿空气出气压力传感器和湿空气出气温湿度传感器。

优选的，所述循环水路组件包括通过循环水管、循环水泵、水箱和水流调节阀，所述水箱、循环水泵和去离子过滤器依次通过循环水管串联形成闭合回路，所述水流调节阀设置在所述循环水管上，用于调节所述循环水管流量。

优选的，所述电导率测试机构包括一个设置在所述循环水管上的电导率测试器，所述水压检测机构包括两个水压传感器，两个水压传感器91分别设置在所述去离子过滤器的进水口和出水口。

优选的，所述进气调节机构还包括中冷器，所述中冷器的热流道串联在所述干空气进气管路上，冷流道串联在所述循环水管上。

优选的，所述测试系统还包括控显装置，所述控显装置包括控制器和显示器，所述控制器分别与所述进气调节机构、气体检测机构和循环水路组件电连接，所述显示器分别与所述控制器、电导率测试机构和水压检测机构电连接。

优选的，两个所述空压机的进气端均设有空滤。

优选的，两个所述空压机的进气端均设有用于检测其进气流量的的流量传感器。

优选的，两个所述空压机的进气端均设有设有用于检测其进气压力的空压进气压力传感器和进气温度的空压进气温度传感器。

本发明的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，在对增湿器的性能进行检测时，通过进气调节机构模拟燃料电池进气和燃料电池废气进气，通过进气调节机构调节增湿器干湿气进气端的压力，模拟不同工况下的的实际参数，通过气体检测机构检测增湿器进出气端的温度、湿度和压力数据，对比两组数据，从而判断增湿器的增湿效果是否满足实际操作需求。在对去离子过滤器的性能进行检测时，通过控制循环水路组件的流量，检测对比去离子过滤器进出水口的压力及循环水路的电导率，从而判断去离子过滤器的工作效果是否满足实际操作需求。

附图说明

图1为本发明的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统的结构示意图。

100-增湿器性能测试装置；200-去离子过滤器性能测试装置；300-控显装置；1-控制器；2-显示器；3-进气调节机构；30-空滤；31-干空气进气管路；32-湿空气进气管路；33-气体加湿器；34-空压机；35-节气门；36-中冷器；37-流量传感器；38-空压进气压力传感器；39-空压进气温度传感器；4-气体检测机构；41-干空气进气压力传感器；42-干空气进气温湿度传感器；43-干空气出气压力传感器；44-干空气出气温湿度传感器；45-湿空气进气压力传感器；46-湿空气进气温湿度传感器；47-湿空气出气压力传感器；48-湿空气出气温湿度传感器；5-增湿器；51-干空气进口；52-湿空气进口；53-干空气出口；54-湿空气出口；6-去离子过滤器；7-循环水路组件；71-循环水管；72-循环水泵；73-水箱；74-水流调节阀；8-电导率测试机构；81-电导率测试器；9-水压检测机构；91-水压传感器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本发明的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，包括增湿器性能测试装置100和去离子过滤器性能测试装置200；增湿器性能测试装置100包括进气调节机构3和气体检测机构4，进气调节机构3用于调节增湿器5的干空气进口51和湿空气进口52的进气压力和温湿度，气体检测机构4用于检测增湿器5的干空气进口51、湿空气进口52、干空气出口53和湿空气出口54的压力和温湿度；去离子过滤器性能测试装置200包括与去离子过滤器6串联的循环水路组件7、用于检测所述循环水路组件7的导电率的电导率测试机构8、和检测去离子过滤器6进出水端的压力的水压检测机构9。

本发明的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，在对增湿器5的性能进行检测时，通过进气调节机构3模拟燃料电池进气和燃料电池废气进气，通过进气调节机构3调节增湿器5干湿气进气端的压力，模拟不同工况下的的实际参数，通过气体检测机构4检测增湿器5进出气端的温度、湿度和压力数据，对比两组数据，从而判断增湿器5的增湿效果是否满足实际操作需求。在对去离子过滤器6的性能进行检测时，通过控制循环水路组件7的流量，检测对比去离子过滤器6进出水口的压力及循环水路的电导率，从而判断去离子过滤器6的工作效果是否满足实际操作需求。

进气调节机构3的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，进气调节机构3可以包括一个干空气进气管路31、一个湿空气进气管路32、一个气体加湿器33、两个空压机34和分别设置在两个空压机34的出气端的两个节气门35，一个空压机34出气端通过干空气进气管路31与增湿器5的干空气进口51相连通，另一个空压机34出气端通过气体加湿器33的进气口相连通，气体加湿器33的出气口通过湿空气进气管路32与增湿器5的湿空气进口52相连通。这样通过控制空压机34和节气门35的开度，从而收集不同工况下的空气流量，然后通过气体检测机构4检测增湿器5的进出口压力和温湿度的变化，从而判断增湿器5的增湿效果是否满足实际操作需求。

气体检测机构4的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，气体检测机构4可以包括设置在干空气进气管路31上的干空气进气压力传感器41和干空气进气温湿度传感器42，用于检测干空气进气管路31内的气体压力和气体温湿度，设置在增湿器5的干空气出口53的干空气出气压力传感器43和干空气出气温湿度传感器44，用于检测干空气出口53的气体压力和气体温湿度，设置在湿空气进气管路32上的湿空气进气压力传感器45和湿空气进气温湿度传感器46，用于检测湿空气进气管路32内的气体压力和气体温湿度，和设置在增湿器5的湿空气出口54的湿空气出气压力传感器47和湿空气出气温湿度传感器48，用于检测湿空气出口54的气体压力和气体温湿度，然后对比气体检测机构4检测到的数据，从而准确的判断增湿器5的工作效果。如果增湿器5的干空气进出口的压力变化差值大或者是增湿器5的湿空气进出口的压力变化差值大则说明增湿器5内阻力太大，需要修改设计；当干空气出来后压力较进气口的压力稍微增加，增幅小于10kPa；湿空气出来后压力较进气口的压力减小，压降小于30kPa，说明工作效果满足使用，，干空气经增湿器5加湿后，湿度明显增加，湿空气进增湿器5出来湿度明显下降，说明增湿器5工作效果好，在这里对温度变化无限制，只是监测作用。

循环水路组件7的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，循环水路组件7可以包括通过循环水管71、循环水泵72、水箱73和水流调节阀74，水箱73、循环水泵72和去离子过滤器6依次通过循环水管71串联形成闭合回路，水流调节阀74设置在循环水管71上，用于调节循环水管71流量。在这里，通过控制循环水泵72的转速和调节水流调节阀74的开度，从而控制循环水路的流量，通过电导率测试机构8、和水压检测机构9检测去离子过滤器6进出水口的压力及水路的电导率，从而判断去离子过滤器6的工作效果。

电导率测试机构8的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，优选的，电导率测试机构8包括一个设置在循环水管71上的电导率测试器81，水压检测机构9包括两个水压传感器91，两个水压传感器91分别设置在去离子过滤器6的进水口和出水口，检测去离子过滤器6进水口和出水口的压力，对比两组数据，如果去离子过滤器6进出水口的压力相差压力过大，例如差值超过了40kPa，则说明去离子过滤器6内部阻力太大，不符合实际操作需求。记录每隔1分钟电导率测试器81检测的数据，如果离子过滤器进出水口的电导率一直变化不大，则离子过滤器工作效果不好。

进气调节机构3还可以包括中冷器36，中冷器36的热流道串联在干空气进气管路31上，冷流道串联在循环水管71上，用于对经空压机34压缩的气体进行降温，在这里，除了用本来测量就会用到的循环水管71的水进行热交换降温以外，其他的冷媒体也是可以的，这样可以是的设备更加简单，也避免了再引入新的冷媒体。

为了进一步实现自动化，测试系统还包括控显装置300，控显装置300包括控制器1和显示器2，控制器1分别与进气调节机构3、气体检测机构4和循环水路组件7电连接，显示器2分别与控制器1、电导率测试机构8和水压检测机构9电连接。控制器1根据气体检测机构4检测到的增湿器5干湿气进气端的的温度、湿度和压力数据，控制调节进气调节机构3，模拟实际操作情况，使得增湿器5干湿气进气端温度、压力和湿度达到实验要求条件，然后将得到的增湿器5干湿气进出气端的温度、压力和湿度传送至显示器2进行显示，方便操作人员进行判断，控制器1调节循环水路组件7，控制循环水路组件7进入去离子过滤器6的流量，然后电导率测试机构8和水压检测机构9将检测到的去离子过滤器6进出水口的压力和电导率，传送至显示器2进行显示，方便操作人员进行判断。

控制器1的结构有多种，在这里不做限定，控制器1可以包括增湿器5控制机构和去离子过滤器6控制机构，增湿器5控制机构又可以包括干空气控制结构和湿空气控制结构，以干空气控制结构为例，例如：干空气控制结构可以包括接收单元、比较单元和执行单元，接收单元分别与干空气进口51压力传感器、干空气温湿度传感器及比较单元相连和显示器2，执行单元分别与比较单元及空压机34和节气门35相连。接收单元接收干空气进口51压力传感器、干空气温湿度传感器检测到的增湿器5进口的压力值和温湿度数值、并将该压力值传输至比较单元和显示器2；比较单元将检测到的压力值和温湿度数值与预设值进行比较、并将比较结果传输至执行单元；执行单元来调控空压机34工作效率和节气门35的开度，当若检测到的压力值和温湿度数值小于预设值，执行单元将节气门35开度增大，空压机34工作效率增大，从而使得空气流量增加，气体压力和温度增加。湿空气控制结构的构造和去离子过滤器6控制机构的结构可以与干空气控制结构的构造类似，也可以采用其他的结构形式。

两个空压机34的进气端均可以设有空滤36，过滤气体中的杂质，避免影响增湿器5的性能。

两个空压机34的进气端可以均设有用于检测其进气流量的的流量传感器37，准备的知道增湿器5的进气流量。

两个空压机34的进气端可以均设有设有用于检测其进气压力的空压进气压力传感器38和进气温度的空压进气温度传感器39，这样可以和增湿器5的进气端的干空气进气压力传感器41、干空气进气温湿度传感器42、湿空气进气压力传感器45和湿空气进气温湿度传感器46测试检测到的数据进行对比，即和空压机34的出气端的数据进行对比，从而可以测试空压机34。

以上未涉及之处，适用于现有技术。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：包括增湿器性能测试装置(100)和去离子过滤器性能测试装置(200)；所述增湿器性能测试装置(100)包括进气调节机构(3)和气体检测机构(4)，所述进气调节机构(3)用于调节所述增湿器(5)的干空气进口(51)和湿空气进口(52)的进气压力和温湿度，所述气体检测机构(4)用于检测所述所述增湿器(5)的干空气进口(51)、湿空气进口(52)、干空气出口(53)和湿空气出口(54)的压力和温湿度；所述去离子过滤器性能测试装置(200)包括与所述去离子过滤器(6)串联的循环水路组件(7)、用于检测所述循环水路组件(7)的导电率的电导率测试机构(8)、和检测所述去离子过滤器(6)进出水端的压力的水压检测机构(9)。

2.如权利要求1所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述进气调节机构(3)包括一个干空气进气管路(31)、一个湿空气进气管路(32)、一个气体加湿器(33)、两个空压机(34)和分别设置在两个空压机(34)的出气端的两个节气门(35)，一个空压机(34)出气端通过所述干空气进气管路(31)与所述增湿器(5)的干空气进口(51)相连通，另一个空压机(34)出气端通过气体加湿器(33)的进气口相连通，所述气体加湿器(33)的出气口通过所述湿空气进气管路(32)与所述增湿器(5)的湿空气进口(52)相连通。

3.如权利要求2所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述气体检测机构(4)包括设置在所述干空气进气管路(31)上的干空气进气压力传感器(41)和干空气进气温湿度传感器(42)，设置在所述增湿器(5)的干空气出口(53)的干空气出气压力传感器(43)和干空气出气温湿度传感器(44)，设置在所述湿空气进气管路(32)上的湿空气进气压力传感器(45)和湿空气进气温湿度传感器(46)，和设置在所述增湿器(5)的湿空气出口(54)的湿空气出气压力传感器(47)和湿空气出气温湿度传感器(48)。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述循环水路组件(7)包括通过循环水管(71)、循环水泵(72)、水箱(73)和水流调节阀(74)，所述水箱(73)、循环水泵(72)和去离子过滤器(6)依次通过循环水管(71)串联形成闭合回路，所述水流调节阀(74)设置在所述循环水管(71)上，用于调节所述循环水管(71)流量。

5.如权利要求4所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述电导率测试机构(8)包括一个设置在所述循环水管(71)上的电导率测试器(81)，所述水压检测机构(9)包括两个水压传感器(91)，两个水压传感器(91)分别设置在所述去离子过滤器(6)的进水口和出水口。

6.如权利要求4所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述进气调节机构(3)还包括中冷器(36)，所述中冷器(36)的热流道串联在所述干空气进气管路(31)上，冷流道串联在所述循环水管(71)上。

7.如权利要求1-3任一项所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：所述测试系统还包括控显装置(300)，所述控显装置(300)包括控制器(1)和显示器(2)，所述控制器(1)分别与所述进气调节机构(3)、气体检测机构(4)和循环水路组件(7)电连接，所述显示器(2)分别与所述控制器(1)、电导率测试机构(8)和水压检测机构(9)电连接。

8.如权利要求2或3所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：两个所述空压机(34)的进气端均设有空滤(30)。

9.如权利要求2或3所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：两个所述空压机(34)的进气端均设有用于检测其进气流量的流量传感器(37)。

10.如权利要求2或3所述的一种增湿器和去离子过滤器的性能测试系统，其特征在于：两个所述空压机(34)的进气端均设有设有用于检测其进气压力的空压进气压力传感器(38)和进气温度的空压进气温度传感器(39)。

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