CN112271310A - 车用氢燃料电堆空气路模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种车用氢燃料电堆空气路模拟装置,通过使用干燥无油空压机组与高温蒸汽发生器作为气源,通过加热气体、控制压力及流量,使其气体混合罐中充分的混合,在气体混合罐中排除掉多余的冷凝水后经混合罐出口排除,经过湿度、温度和压力传感器检测,通过有效的将高温蒸汽和干燥后的常温气体进行精确混合,达到控制流量、温度、湿度的效果,从而可以有效模拟电堆空气入口的工况以及电堆排气的工况,可用于空气路各类组合接头、密封元件及增湿部件等电堆附件的开发,从而不必在氢燃料电池空气路附件开发过程中使用昂贵的氢燃料电堆实体,极大的降低了开发的门槛,提升了开发的效率。
Description
技术领域
本发明涉及车用氢燃料电池空气路附件的开发及测试领域,尤其涉及一种车用氢燃料电堆空气路模拟装置。
背景技术
氢燃料作为人类的终极能源,早在20世纪中期就进入了人类的视野,美国在阿波罗登月的飞船上也有使用过相关的技术,但国内氢燃料电池的还无法满足当今小型车辆的使用要求,因此需要更多的研究机构或企业投入到车用氢燃料电池的研究中。
氢燃料电池是一种将氢气和氧气结合起来产生电力、水和热的电化学装置,电堆的进气为氢气和(氧气)空气,排出高温水汽。空气路主要是指进气的干燥空气以及排气中的高温水汽,空气路附件在开发过程中需要和电堆本身密切配合且高度集成,由于电堆资源的稀缺,下游企业在开发过程中往往很难去模拟电堆的运行情况去做匹配,极易陷入闭门造车的窘境。
车用氢燃料电堆在运行过程中空气路进气是干燥的高温空气,电堆的排气口是湿度达95%以上的湿空气,根据电堆运行工况不同进气的干燥空气和排气的湿空气的温度、压力及流量均不相同,因此需要一种模拟氢燃料电池运行工况下空气路的进气和排气的一种装置。因此解决这一问题就显得十分必要了。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供车用氢燃料电堆空气路模拟装置,通过有效的将高温蒸汽和干燥后的常温气体进行精确混合,达到控制流量、温度、湿度的效果,从而可以有效模拟电堆空气入口的工况以及电堆排气的工况,可用于空气路各类组合接头、密封元件及增湿部件等电堆附件的开发,解决了背景技术中出现的问题。
本发明的目的是提供一种车用氢燃料电堆空气路模拟装置,包括有无油干燥空压机组、气体混合罐和蒸汽发生器;无油干燥空压机组连接加热器对产生的干燥空气加热,加热器将干燥空气加热之后一路高温干燥空气转移到气体混合罐中,另一路直接接上被测试件;
蒸汽发生器产生高温蒸汽,蒸汽发生器连接气体混合罐将高温蒸汽通入到气体混合罐中,将高温干燥空气与高温蒸汽混合,气体混合罐将高温干燥空气与高温蒸汽混合之后的气体通过气路连接上被测试件,高温干燥空气与高温蒸汽混合的冷凝水排出。
进一步改进在于:所述无油干燥空压机组通过气路连接有限压阀一,限压阀一通过气路连接有连接有流量检测控制阀来精确控制流量,检测控制阀通过气路连接有连接有加热器,加热器通过气路连接有连接三通接头分为两路气路;
其中一路气路连接有截止阀一,截止阀一后通过气路连接有温度湿度传感器一和压力传感器二,压力传感器二通过气路连接有截止阀二,截止阀二出口上接被测试件;
三通接头的另一路气路往下连接有气体混合罐,气体混合罐底部通过气路连接有蒸汽发生器,该气路上有限压阀二和流量调节阀,蒸汽发生器产生高温蒸汽,经限压阀二和流量调节阀后从对侧进入气体混合罐,高温蒸汽和干燥高温空气在气体混合罐内充分混合,气体混合罐通过混合气管连接有至温湿度传感器二和压力传感器二,压力传感器二通过气路连接有截止阀三,截止阀三出口上接被测试件。
进一步改进在于:所述气体混合罐顶部左端设置有干燥高温空气进口,气体混合罐底部左端设置有高温蒸汽入口,混合罐内部被分布的同心圆隔板隔离成约数倍混合罐长度的流道;上下两端的同心圆隔板左端与气体混合罐侧壁固定,右端与气体混合罐侧壁有间隙,中间的同心圆隔板左端与气体混合罐侧壁有间隙,右端与气体混合罐侧壁固定;气体混合罐右侧中间设置有混合罐出口,气体混合罐底部右端设置有自动排水装置;干燥高温空气和高温蒸汽分别从干燥高温空气进口和高温蒸汽入口进入气体混合罐,两种气体在流道中充分的混合,罐体内冷凝水经自动排水装置排出混合罐,充分混合的气体由混合罐出口排出。
本发明的有益效果:无油干燥空压机组经过限压阀一后经过流量检测控制阀来精确控制流量,随后经过加热器后经由三通分为两路,其中一路经过截止阀一后直接到温度湿度传感器一和压力传感器一,在截止阀二出口上接被测试件;气体从加热器出来经三通的另一路往下达到气体混合罐,此时蒸汽发生器投入工作产生高温蒸汽,经限压阀二和流量调节阀后从对侧进入气体混合罐,气体在气体混合罐内充分混合后经混合罐出口至温湿度传感器二和压力传感器二,随后在截止阀三出口上接被测试件;
使用干燥无油空压机组与高温蒸汽发生器作为气源,通过加热气体、控制压力及流量,使其气体混合罐中充分的混合,在气体混合罐中排除掉多余的冷凝水后经混合罐出口排除,经过湿度、温度和压力传感器检测,根据传感器检测的数据来调节混合罐前的组合阀门,可用使用PLC控制调节,条件不允许也可以使用手工调节,本发明对控制方式不做限制,极大的降低了门槛,使更多优秀企业可以投入到氢燃料电池附件的开发中去。
通过有效的将高温蒸汽和干燥后的常温气体进行精确混合,达到控制流量、温度、湿度的效果,从而可以有效模拟电堆空气入口的工况以及电堆排气的工况,可用于空气路各类组合接头、密封元件及增湿部件等电堆附件的开发,从而不必在氢燃料电池空气路附件开发过程中使用昂贵的氢燃料电堆实体,极大的降低了开发的门槛,提升了开发的效率。
车用氢燃料电堆在运行过程中空气路进气是干燥的高温空气,电堆的排气口是湿度达95%以上的湿空气,根据电堆运行工况不同进气的干燥空气和排气的湿空气的温度、压力及流量均不相同,本装置可以模拟电堆在各种工况下的空气路进气及电堆排气的实际情况,电堆空气路各类附件均可完美的在本装置上进行开发测试,极大的降低了开发的成本、提升开发效率。
附图说明
图1是本发明整体示意图。
图2 是本发明气体混合罐示意图。
其中:1-无油干燥空压机组, 2-限压阀一, 3-流量检测控制阀,4-加热器,5、截止阀一,6-温度湿度传感器一,7-压力传感器一,8-截止阀二,9-气体混合罐,10-蒸汽发生器,11-限压阀二,12-流量调节阀,13-温湿度传感器二,14-压力传感器二,15-截止阀三,16-干燥高温空气入口,17-高温蒸汽入口,18-同心圆隔板,19-混合罐出口,20-自动排水装置。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1和2所示,本实施例提供一种车用氢燃料电堆空气路模拟装置,包括有无油干燥空压机组1,所述无油干燥空压机组1通过气路连接有限压阀一2,限压阀一2通过气路连接有连接有流量检测控制阀3来精确控制流量,检测控制阀3通过气路连接有连接有加热器4,加热器4通过气路连接有连接三通接头分为两路气路;
其中一路气路连接有截止阀一5,截止阀一5后通过气路连接有温度湿度传感器一6和压力传感器二7,压力传感器二7通过气路连接有截止阀二8,截止阀二8出口上接被测试件;
三通接头的另一路气路往下连接有气体混合罐9,气体混合罐9底部通过气路连接有蒸汽发生器10,该气路上有限压阀二11和流量调节阀12,蒸汽发生器10产生高温蒸汽,经限压阀二11和流量调节阀12后从对侧进入气体混合罐9,高温蒸汽和干燥高温空气在气体混合罐9内充分混合,气体混合罐9通过混合气管连接有至温湿度传感器二13和压力传感器二14,压力传感器二14通过气路连接有截止阀三15,截止阀三15出口上接被测试件。
所述气体混合罐9顶部左端设置有干燥高温空气进口16,气体混合罐9底部左端设置有高温蒸汽入口17,混合罐内部被分布的同心圆隔板18隔离成约数倍混合罐长度的流道;上下两端的同心圆隔板18左端与气体混合罐9侧壁固定,右端与气体混合罐9侧壁有间隙,中间的同心圆隔板18左端与气体混合罐9侧壁有间隙,右端与气体混合罐9侧壁固定;气体混合罐9右侧中间设置有混合罐出口19,气体混合罐9底部右端设置有自动排水装置20;干燥高温空气和高温蒸汽分别从干燥高温空气进口16和高温蒸汽入口17进入气体混合罐9,两种气体在流道中充分的混合,罐体内冷凝水经自动排水装置20排出混合罐,充分混合的气体由混合罐出口19排出。
无油干燥空压机组1经过限压阀一2后经过流量检测控制阀3来精确控制流量,随后经过加热器4后经由三通分为两路,其中一路经过截止阀一5后直接到温度湿度传感器一6和压力传感器一7,在截止阀二8出口上接被测试件;气体从加热器4出来经三通的另一路往下达到气体混合罐9,此时蒸汽发生器10投入工作产生高温蒸汽,经限压阀二11和流量调节阀12后从对侧进入气体混合罐9,气体在气体混合罐9内充分混合后经混合罐出口19至温湿度传感器二13和压力传感器二14,随后在截止阀三15出口上接被测试件;
使用干燥无油空压机组与高温蒸汽发生器作为气源,通过加热气体、控制压力及流量,使其气体混合罐中充分的混合,在气体混合罐中排除掉多余的冷凝水后经混合罐出口排除,经过湿度、温度和压力传感器检测,根据传感器检测的数据来调节混合罐前的组合阀门,可用使用PLC控制调节,条件不允许也可以使用手工调节,本发明对控制方式不做限制,极大的降低了门槛,使更多优秀企业可以投入到氢燃料电池附件的开发中去。
通过有效的将高温蒸汽和干燥后的常温气体进行精确混合,达到控制流量、温度、湿度的效果,从而可以有效模拟电堆空气入口的工况以及电堆排气的工况,可用于空气路各类组合接头、密封元件及增湿部件等电堆附件的开发,从而不必在氢燃料电池空气路附件开发过程中使用昂贵的氢燃料电堆实体,极大的降低了开发的门槛,提升了开发的效率。
车用氢燃料电堆在运行过程中空气路进气是干燥的高温空气,电堆的排气口是湿度达95%以上的湿空气,根据电堆运行工况不同进气的干燥空气和排气的湿空气的温度、压力及流量均不相同,本装置可以模拟电堆在各种工况下的空气路进气及电堆排气的实际情况,电堆空气路各类附件均可完美的在本装置上进行开发测试,极大的降低了开发的成本、提升开发效率。
Claims (3)
1.一种车用氢燃料电堆空气路模拟装置,其特征在于:包括有无油干燥空压机组(1)、气体混合罐(9)和蒸汽发生器(10);无油干燥空压机组(1)连接加热器(4)对产生的干燥空气加热,加热器(4)将干燥空气加热之后一路高温干燥空气转移到气体混合罐(9)中,另一路直接接上被测试件;
蒸汽发生器(10)产生高温蒸汽,蒸汽发生器(10)连接气体混合罐(9)将高温蒸汽通入到气体混合罐(9)中,将高温干燥空气与高温蒸汽混合,气体混合罐(9)将高温干燥空气与高温蒸汽混合之后的气体通过气路连接上被测试件,高温干燥空气与高温蒸汽混合的冷凝水排出。
2.如权利要求1所述车用氢燃料电堆空气路模拟装置,其特征在于:所述无油干燥空压机组(1)通过气路连接有限压阀一(2),限压阀一(2)通过气路连接有连接有流量检测控制阀(3)来精确控制流量,检测控制阀(3)通过气路连接有连接有加热器(4),加热器(4)通过气路连接有连接三通接头分为两路气路;
其中一路气路连接有截止阀一(5),截止阀一(5)后通过气路连接有温度湿度传感器一(6)和压力传感器二(7),压力传感器二(7)通过气路连接有截止阀二(8),截止阀二(8)出口上接被测试件;
三通接头的另一路气路往下连接有气体混合罐(9),气体混合罐(9)底部通过气路连接有蒸汽发生器(10),该气路上有限压阀二(11)和流量调节阀(12),蒸汽发生器(10)产生高温蒸汽,经限压阀二(11)和流量调节阀(12)后从对侧进入气体混合罐(9),高温蒸汽和干燥高温空气在气体混合罐(9)内充分混合,气体混合罐(9)通过混合气管连接有至温湿度传感器二(13)和压力传感器二(14),压力传感器二(14)通过气路连接有截止阀三(15),截止阀三(15)出口上接被测试件。
3.如权利要求1或2所述车用氢燃料电堆空气路模拟装置,其特征在于:所述气体混合罐(9)顶部左端设置有干燥高温空气进口(16),气体混合罐(9)底部左端设置有高温蒸汽入口(17),混合罐内部被分布的同心圆隔板(18)隔离成约数倍混合罐长度的流道;上下两端的同心圆隔板(18)左端与气体混合罐(9)侧壁固定,右端与气体混合罐(9)侧壁有间隙,中间的同心圆隔板(18)左端与气体混合罐(9)侧壁有间隙,右端与气体混合罐(9)侧壁固定;气体混合罐(9)右侧中间设置有混合罐出口(19),气体混合罐(9)底部右端设置有自动排水装置(20);干燥高温空气和高温蒸汽分别从干燥高温空气进口(16)和高温蒸汽入口(17)进入气体混合罐(9),两种气体在流道中充分的混合,罐体内冷凝水经自动排水装置(20)排出混合罐,充分混合的气体由混合罐出口(19)排出。
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