CN114204078A - 一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，包括风道和舱体；所述风道与所述舱体相连接，用于将氢气注入所述舱体之内和将氢气导出舱体之外；所述风道和所述舱体上均设置有氢浓度检测装置；所述舱体的顶部设置有主排氢口、氮气进口和七氟丙烷进口；所述主排氢口上设置有主排氢风机。在风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内和风道内分布式立体设置多个氢气传感器采样点、红外和视频传感器、烟感传感器，结合警报系统、加载控制端、供氢阀门、电动门锁、强排风机、氮气转换、灭火剂注入等，由控制器实现自动控制。本发明的用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，具有能够对避免舱内氢气聚集、为燃料电池系统提供安全的运行环境等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种氢燃料电池测试系统，尤其是一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车得到了快速发展的机遇。氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车，氢燃料是完美的汽车能源。氢燃料电池汽车作为终极清洁能源，在载货汽车、大型载客汽车应用方面有其独特的技术和环保优势，是未来新能源汽车发展的主要方向之一。
氢燃料电池发电系统(以下简称系统)测试试验舱因其涉氢安全要求高、工况复杂等因素，受现有技术的制约。当前常规使用的普通环境试验舱安全系统无法满足燃料电池测试需要，无法支持燃料电池系统安全可靠运行。
当前现有的通用环境试验舱存在有以下几个方面的缺点。
1)传统环境试验舱采用舱内对流的流场方式会因为舱容热量大，空气循环过程流速较快，其中容易产生局部涡流，进而导致舱内空气中含氢空气无法分离排出。
2)传统环境试验舱在由于采用平顶构造，容易因为金属对氢气的吸附在舱顶形成较薄的一层氢膜。
3)因为氢气密度相对于空气较氢，容易在舱内死角处造成氢气的局部汇集。
4)氢气分子量与空气差异较大，不能与空气均匀混合，导致普通泵吸式传感器采样不能反映舱内氢气实际浓度和分布状态。
5)传统试验舱缺少专业的安全判断处置策略，导致设备总是在误报警和事帮症候之间高危运行。
因此，就需要一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，通过在风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内和风道内分布式立体设置多个氢气传感器采样点，结合警报系统、加载控制端、供氢阀门、电动门锁、强排风机、氮气系统、灭火系统等，由控制器根据采样结果计算分析评估，对外发布警告信号，并作出卸载、停机、断电、切断供氢、舱门锁止、开启强排、舱内空气置换、氮气转换、注入灭火气等自动动作，避免舱内氢气聚集，为燃料电池系统提供安全的运行环境。
发明内容
本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，以对避免舱内氢气聚集，为燃料电池系统提供安全的运行环境。
本发明为解决技术问题采用以下技术方案。
一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其结构特点是，包括风道和舱体；
所述风道与所述舱体1相连接，用于将氢气注入所述舱体之内和将氢气导出舱体之外；
所述风道和所述舱体上均设置有氢浓度检测装置；
所述舱体的顶部设置有主排氢口2、氮气进口7和七氟丙烷进口8；
所述主排氢口2上设置有主排氢风机3。
本发明的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统的结构特点也在于：
进一步地，所述氢浓度检测装置包括氢气浓度传感器5和氢浓度采样器6。
进一步地，所述氢气浓度传感器为泵吸式氢气浓度传感器。
进一步地，所述所述舱体上还设置有快速强排口4。
进一步地，所述快速强排口4设置于舱体的顶部，且至少设置有一个。
进一步地，所述所述舱体上烟感传感器。
进一步地，所述舱体之内还设置有视频和火焰传感器9。
进一步地，所述视频和火焰传感器9设置有多个，且位于所述舱体之内的四个角上。
进一步地，所述主排氢口位于舱体顶部的最高点。
进一步地，所述主排氢风机3为防爆风机。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明公开了一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，包括风道和舱体；所述风道与所述舱体1相连接，用于将氢气注入所述舱体之内和将氢气导出舱体之外；所述风道和所述舱体上均设置有氢浓度检测装置；所述舱体的顶部设置有主排氢口2、氮气进口7和七氟丙烷进口8；所述主排氢口2上设置有主排氢风机3。
本发明的用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，在风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内和风道内分布式立体设置多个氢气传感器采样点、红外和视频传感器、烟感传感器，结合警报系统、加载控制端、供氢阀门、电动门锁、强排风机、氮气转换、灭火剂注入等，由控制器根据采样结果计算分析评估，对外发布警告信号，并作出卸载、停机、断电、切断供氢、舱门锁止、开启强排、舱内空气置换、氮气转换、注入灭火气等自动动作，避免舱内氢气聚集，为燃料电池系统提供安全的运行环境。
本发明的用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，具有能够对避免舱内氢气聚集、为燃料电池系统提供安全的运行环境等优点。
附图说明
图1为本发明的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统的工作原理图。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1，本发明的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，包括风道和舱体；
所述风道与所述舱体1相连接，用于将氢气注入所述舱体之内和将氢气导出舱体之外；
所述风道和所述舱体上均设置有氢浓度检测装置；
所述舱体的顶部设置有主排氢口2、氮气进口7和七氟丙烷进口8；
所述主排氢口2上设置有主排氢风机3。
所述氮气进口安装于穹顶一侧，用于向舱内注入氮气，在舱内氢气浓度接受安全上限时，引入氮气，挤出氧气和氢气，以防止舱内发生危及系统安全事态。
所述七氟丙烷进口安装于舱室一侧，用于向舱内灌注七氟丙烷。当舱内发生可能明火或爆燃时，向舱内灌注七氟丙烷，用于对舱内进行降温和窒熄和灭火。
在其中一个实施例中，所述氢浓度检测装置包括氢气浓度传感器5和氢浓度采样器6。
在其中一个实施例中，所述氢气浓度传感器为泵吸式氢气浓度传感器。
如图1，所述泵吸式氢气浓度传感器5安装于舱顶外或者风道外壁，通过氢浓度采样器6采集探测舱内指定位置的氢气，泵吸式氢气浓度传感器用于探测氢浓度采样器采集的氢气浓度。氢浓度采样器用于对舱内或风道内，用于采集舱内或风道内指定位置含氢空气，并送入泵吸式氢气浓度传感器内，由泵吸式氢气浓度传感器探测该处的氢气浓度。
所述风道之内设置有2个氢浓度检测装置，其中一个位于舱体的氢气出口与所述风道的连接部。
所述舱体之内设置有至少3个氢浓度检测装置，分别用于测量舱体内不同之处的氢气浓度。
在其中一个实施例中，所述所述舱体上还设置有快速强排口4。
在其中一个实施例中，所述快速强排口4设置于舱体的顶部，且至少设置有一个。
在其中一个实施例中，所述所述舱体上烟感传感器。
烟感传感器安装于舱体顶部，用于探测电器和其它器件起火征兆。
在其中一个实施例中，所述舱体之内还设置有视频和火焰传感器9。
在其中一个实施例中，所述视频和火焰传感器9设置有多个，且位于所述舱体之内的四个角上。
视频和火焰传感器安装于舱内四个对角，用于探测舱内状况，以便自动和人工发现危险事态。
在其中一个实施例中，所述主排氢口位于舱体顶部的最高点。
在其中一个实施例中，所述主排氢风机3为防爆风机。
优选地，舱体顶部采用穹顶或斜顶，以便于密度低于空气的氢气可自然向顶部汇集。
优选地，主排氢口位于穹顶或斜顶最高点，以便于将汇集的含氢空气排出舱外。
优选地，主排氢风机安装于主排氢口，采购防爆风机驱动，可根据含氢量值大小变频控制排气速度和时间。
优选地，快速强排口分散安装于舱体顶部，当舱内发生较多氢气漏泄或者主排氢口发生故障时，可在短时间内快速将舱内含氢空气排出。
在风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内和风道内分布式立体设置多个氢气传感器采样点、红外和视频传感器、烟感传感器，结合警报系统、加载控制端、供氢阀门、电动门锁、强排风机、氮气转换、灭火剂注入等，实现试验舱的智能化控制。
测试时由控制器根据采样结果计算分析评估，对外发布警告信号，并作出卸载、停机、断电、切断供氢、舱门锁止、开启强排、舱内空气置换、氮气转换、注入灭火气等自动动作，避免舱内氢气聚集，为燃料电池系统提供安全的运行环境。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，包括风道和舱体；
所述风道与所述舱体1相连接，用于将氢气注入所述舱体之内和将氢气导出舱体之外；
所述风道和所述舱体上均设置有氢浓度检测装置；
所述舱体的顶部设置有主排氢口2、氮气进口7和七氟丙烷进口8；
所述主排氢口2上设置有主排氢风机3。
2.根据权利要求1所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述氢浓度检测装置包括氢气浓度传感器5和氢浓度采样器6。
3.根据权利要求2所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述氢气浓度传感器为泵吸式氢气浓度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述所述舱体上还设置有快速强排口4。
5.根据权利要求1所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述快速强排口4设置于舱体的顶部，且至少设置有一个。
6.根据权利要求1所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述所述舱体上烟感传感器。
7.根据权利要求1所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述舱体之内还设置有视频和火焰传感器9。
8.根据权利要求7所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述视频和火焰传感器9设置有多个，且位于所述舱体之内的四个角上。
9.根据权利要求1所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述主排氢口位于舱体顶部的最高点。
10.根据权利要求1所述的一种用于风洞式燃料电池环境舱的安全系统，其特征是，所述主排氢风机3为防爆风机。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116549883A (zh) * | 2023-06-26 | 2023-08-08 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种大型高超声速高温风洞氮气消防系统及其使用方法 |
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