CN113036187A - 一种测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，包括称量装置、汽水分离器、储水容器、干燥装置、氢气浓度传感器及存储模块，本发明所述的测试装置通过氢气浓度传感器、称量装置对燃料电池汽车的尾排氢气浓度和水进行测量，通过除湿、保温等设计，解决了测试过程中的结冰聚集等问题，确保测量结果的准确度，测量结果一方面能够体现车辆的安全性，另一方面能够间接计算出燃料电池的反应效率。

Description

一种测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置
技术领域
本发明属于尾气检测技术领域，尤其是涉及一种测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置。
背景技术
燃料电池汽车作为未来汽车发展的重要方向之一，其安全问题一直是行业所关注的重点。由于燃料电池堆的作用机理是氢气和氧气发生电化学反应生成水，一方面由于电化学反应不充分会有剩余的氢气通过尾排的方式排出来，另一方面为了防止在低温环境下滞留在燃料电池堆流道中水结冰，在每次停止工作后会进行吹扫。综上对燃料电池汽车的尾排的检测将会非常重要，氢气的浓度直接反应整车的安全性，水的含量也会影响在低温下储存。目前在进行燃料电池汽车的低温环境下的测试时，由于尾排处的处理不当首先造成氢气浓度的无法准确测量，其次产生的水会迅速结冰，滞留到管道中造成后续清理的困难。
燃料电池汽车的尾排产生的水的来源主要是内部氢气和氧气发生电化学反应生成的水，其反应的方程如下：
2H2+O2＝2H2O
其中2个氢气与1个氧气进行结合产生2个水，在实际的反应过程中，由于反应效率以及化学计量比等问题，反应中产生的水会伴有反应未完全的氢气。另一方面为保证在低温下燃料电池能够快速启动不结冰，在每次关机后都会进行大量的吹扫，将滞留在燃料电池堆内部的水吹干。所以在整车测试过程中，尾排中会有氢气和水的产生。在燃料电池汽车的测试评价过程中尾排的氢气浓度是必测的项目，是保障氢安全的重要的测试项目，如《GB/T24549燃料电池电动汽车安全要求》以及《GB/T 37154-2018燃料电池电动汽车整车氢气排放测试方法》中都有对尾排浓度的测量要求。传统的测量方法将氢气浓度传感器放置在燃料电池汽车的尾排口处进行测量，尾排口处通常伴随着水的排除，采用氢气浓度传感器一旦将水和氢气同时测量时，会造成损坏且测量的精度不准。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，以排出测量过程中水蒸气对检测结果的干扰及对检测装置的损伤，同时确保测量装置在低温状态下能够正常使用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，包括称量装置、汽水分离器、储水容器、干燥装置、氢气浓度传感器及存储模块，
所述汽水分离器设于储水容器内，汽水分离器的进气端通过进气管与汽车尾排密封连通，汽水分离器的出气端密封连通有排气管，所述排气管上连通有取气管，所述氢气浓度传感器设于所述取气管上，所述干燥装置设于汽水分离器的出气端与取气管之间的排气管上，所述储水容器架设于所述称量装置上，
所述称重装置及氢气浓度传感器分别与存储模块电性连接。
优选的，还包括加热装置。
优选的，所述加热装置包括缠绕于储水容器外的加热丝及罩于汽水分离器上的保温箱体。
优选的，所述储水容器中设有温度传感器，所述温度传感器与加热装置电性连接。
优选的，所述储水容器内的页面高度高于所述汽水分离器底部排水口的高度。
优选的，所述干燥装置为干燥管。
相对于现有技术，本发明所述的测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置具有以下优势：
本发明所述的测试装置通过氢气浓度传感器、称量装置对燃料电池汽车的尾排氢气浓度和水进行测量，通过除湿、保温等设计，解决了测试过程中的结冰聚集等问题，确保测量结果的准确度，测量结果一方面能够体现车辆的安全性，另一方面能够间接计算出燃料电池的反应效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的测量装置的管路连接结构示意图；
图2为本发明实施例所述的测量装置的电路连接结构示意图。
附图标记说明：
1、称量装置；2、汽水分离器；3、储水容器；4、干燥装置；5、氢气浓度传感器；6、进气管；7、排气管；8、取气管；9、加热丝；10、保温箱体；11、温度传感器；
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，包括称量装置1、汽水分离器2、储水容器3、干燥装置4及氢气浓度传感器5，所述汽水分离器2的进气端通过进气管6与汽车尾排密封连接，根据汽车尾排的不同可以在进气管6上安装对应的连接端头，将汽车尾排完全包裹，确保连接的密封性，防止气体的外泄，汽车排放的尾气通过进气管6进入汽水分离器2，其中的水蒸气在汽水分离器2内凝结成水滴通过汽水分离器2底部的排水口流入储水容器3内，储水容器3内的液面高度高于汽水分离器2底部排水口的高度，本实施例中的称量装置1为电子秤，用于对储水容器3及汽水分离器2进行称重，记录凝结水的重量，其他气体则通过汽水分离器2上端的排气口排出，排气口上密封连接有排气管7，排气管7上连通有取气管8，所述氢气浓度传感器5设于取气管8上，用于识别排气管7排出的气体中氢气的含量，测量后的气体通过实验室的尾排处理管道进行处理，有效的避免了氢安全问题，排气口与取气管8之间的排气管7上设有干燥装置4，所述干燥装置4用于进一步去除待检测气体中的水蒸气，保证经过氢气浓度传感器5测量的气体的干燥性，防止水蒸气对氢气浓度传感器5检测结果的干扰，能够准确的探测到尾气中氢气的浓度，称量装置1将凝结水的重量实时发送到存储模块，氢气浓度传感器5将感应到的氢气浓度数据实时发送到存储模块，存储模块将数据进行存储用于进行分析，得到染料电池汽车的氢安全以及反应效率的结果。为确保测量的精度，本实施例中使用的氢气浓度传感器5的浓度范围为0-10％，精度为±5％，称量装置1为质量称，量程为0-30kg，精度为0.01g，与存储模块之间通过串口通讯连接。
为了保证在低温环境中本测量装置能够正常运行，本测量装置还包括加热装置，所述加热装置包括罩在汽水分离器2外的保温箱体10及缠绕在储水容器3外的加热丝9，加热装置能够对储水容器内的水进行加热使储水容器3内的水温保持在10-30℃，储水容器内设有温度传感器11，当温度传感器感应到温度低于10℃时，则触发加热丝启动加热，防止低温环境中水冻结成冰，影响气体的流动，而当温度传感器感应到温度高于30℃时，则触发加热丝停止加热，保温箱体10能够对汽水分离器2内的水起到保温的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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之内。

Claims (6)

1.一种测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，其特征在于：包括称量装置、汽水分离器、储水容器、干燥装置、氢气浓度传感器及存储模块，
所述汽水分离器设于储水容器内，汽水分离器的进气端通过进气管与汽车尾排密封连通，汽水分离器的出气端密封连通有排气管，所述排气管上连通有取气管，所述氢气浓度传感器设于所述取气管上，所述干燥装置设于汽水分离器的出气端与取气管之间的排气管上，所述储水容器架设于所述称量装置上，
所述称重装置及氢气浓度传感器分别与存储模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，其特征在于：还包括加热装置。
3.根据权利要求2所述的测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，其特征在于：所述加热装置包括缠绕于储水容器外的加热丝及罩于汽水分离器上的保温箱体。
4.根据权利要求2所述的测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，其特征在于：所述储水容器中设有温度传感器，所述温度传感器与加热装置电性连接。
5.根据权利要求1所述的测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，其特征在于：所述储水容器内的页面高度高于所述汽水分离器底部排水口的高度。
6.根据权利要求1所述的测量燃料电池汽车尾气成分的测量装置，其特征在于：所述干燥装置为干燥管。
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