CN115312806A - 一种氢燃料电池测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氢燃料电池测试系统及方法，涉及燃料电池测试领域，包括：制氢室、空气供应室、储氢室、测试室，制氢室、空气供应室、储氢室和测试室均通过管道连通；制氢室包括制氢器并连接有单向阀和氢气检测模块；测试室包括燃料电池电堆、燃料电池电堆测试模块、控制模块、散热模块、氮气吹扫模块；储氢室包括稳压氢气罐以及氢气循环泵，制氢室、储氢室和测试室均设有氢气泄露警报模块；若出现异常，则氢气泄露警报模块或燃料电池电堆测试模块发出警示信号，用于解决现有缺乏对氢气供给系统、输送管道以及整个测试系统的安全性进行布局，安全性较低的问题。

Description

一种氢燃料电池测试系统及方法

技术领域

本发明涉及燃料电池测试领域，尤其涉及一种氢燃料电池测试系统及方法。

背景技术

燃料电池具有零排放、低噪音、可靠性高以及原料来源广泛等诸多优势，受到高度重视，被广泛认为是未来首选能源。近年来，我国氢能燃料电池技术整体上取得了长足 的发展，在燃料电池投入使用之前，必须对其样品进行大量的实际工况模拟下的测试和 研究，而燃料电池测试系统即是能够完成燃料电池单元在各种工况下性能测试的重要设 备。

在进行燃料电池电堆测试之前，要保证燃料气体(氢气)在使用过程中的安全性，防止氢气泄露、聚集引发危险，可以说，高安全性是燃料电池测试系统能否大规模使用 于燃料电池电堆的首要因素。但是现有的燃料电池测试平台中的氢气供给系统，需要配 置较为复杂的管路系统以连接至测试平台，未对氢气供给系统、氢气输送管道、以及整 个测试系统的安全性进行布局，存在安全隐患，安全性较低。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种氢燃料电池测试系统及方法， 用于解决现有缺乏对氢气供给系统、输送管道以及整个测试系统的安全性进行布局，存 在安全隐患，安全性较低的问题。

本发明公开了一种氢燃料电池测试系统，用于测试氢燃料电池电堆，包括：

制氢室，用于向所述燃料电池电堆提供氢气；

空气供应室，用于向所述燃料电池电堆提供包含氧气的空气；

测试室，用于放置所述燃料电池电堆，并对所述燃料电池电堆测试；

储氢室，设置在所述制氢室和所述测试室之间，用于连通所述制氢室和所述测试室；

所述制氢室、所述储氢室、所述空气供应室和所述测试室均通过管道连通；

所述制氢室设有用于生产氢气的制氢器并连接有单向阀以及用于检测氢气质量的氢 气检测模块；

所述空气供应室包括：空气压缩机、过滤器和加湿器；

所述测试室包括：与所述燃料电池电堆连接的燃料电池电堆测试模块、控制模块、作用于所述燃料电池电堆的散热模块、用于排空所述管道的氮气吹扫模块；

所述储氢室包括：

稳压氢气罐，用于与所述制氢室连通并向所述燃料电池电堆输送氢气；

以及氢气循环泵，用于与所述测试室连通，获取测试室内剩余的氢气并经过水气分 离后输送至所述制氢室；

所述制氢室、所述储氢室和所述测试室均设有排风模块和氢气泄露警报模块；

各个所述管道上设有压力监测元件以及球阀和/或背压阀；

所述测试系统工作时，首先采用所述控制模块控制所述氮气吹扫模块工作，完成后 由所述制氢室经过所述稳压氢气罐稳定输送氢气至所述测试室，同时由所述空气供应室 向所述测试室输送空气，在所述测试室内使所述燃料电池电堆吸入氢气和空气反应，所述测试室多余的氢气排出并在水气分离后连通至所述氢气循环泵输送至所述制氢室，以实现循环；当所述氢气泄露警报模块或所述燃料电池电堆测试模块发出警示信号，则此 时触发紧急停机，启动所述氮气吹扫模块工作；当所述压力监测元件发出异常信号，则 通过所述球阀手动排氢和/或背压阀自动排氢。

优选地，所述制氢室还包括用于向所述制氢室提供新风的新风模块；

所述新风模块包括与所述制氢室连通的新风管路；

所述新风管路上依次设有过滤组件和温湿度控制组件，以使外部空气经过所述新风 管路由所述制氢室底部送入，并由所述制氢室顶部排出。

优选地，所述氢气检测模块包括露点检测仪、微氧仪、气象色谱仪和氢气纯度测试仪中的一种或多种。

优选地，所述测试室还包括作用于所述燃料电池电堆，控制氢气和空气吸入量的比 例阀；

所述测试室在与所述氢气循环泵连通的管道上还设有用于水气分离的水气分离器。

优选地，所述测试室还包括用于排放多余氢气的第一排放单元和用于排放多余空气 的第二排放单元；

所述第一排放单元和所述第二排放单元连接有用于流量控制的背压控制单元和/或 脉冲控制单元。

优选地，所述散热单元还连接有自动检测及控制单元，用于与所述燃料电池电堆连 接并根据燃料电池电堆的运行状态自动调整散热模块的运行状态。

优选地，所述氮气吹扫模块还包括：

氮气瓶，用于提供氮气；

调压阀，用于控制所述氮气吹扫模块的工作状态，

以及流量计，用于监测所述氮气吹扫模块。

优选地，所述空气供应室还设有温度传感器、压力传感器和湿度传感器，用于对通过所述空气压缩机、所述过滤器和所述加湿器的空气进行检测。

本发明还公开了一种氢燃料电池测试方法，应用上述所述的测试系统，包括以下步 骤：

控制模块接收到测试触发信号，控制氮气吹扫模块工作，对管道内和燃料电池电堆 的流道进行吹扫，至管道内残余气体排空后关闭氮气吹扫模块；

控制散热模块、排风模块、氢气泄露警报模块和压力监测元件工作；

控制制氢器工作并采用氢气检测模块对产出的氢气检测，在检测合格后输送至稳压 氢气罐，并由稳压氢气罐将氢气稳定输出至测试室的燃料电池电堆；

同步控制空气压缩机、过滤器和加湿器工作，产出包含氧气的空气并定输出至测试 室的燃料电池电堆；

燃料电池电堆根据预设比例吸入氢气和空气反应，并采用燃料电池电堆测试模块测 试；

若测试异常，当氢气泄露警报模块或燃料电池电堆测试模块发出警示信号，则此时 触发紧急停机，启动氮气吹扫模块工作；当压力监测元件发出异常信号，则通过球阀手动排氢和/或背压阀自动排氢；

若测试正常，则在测试后将剩余的空气排出至外界环境中，将剩余的氢气经过水气 分离器对氢气进行水气分离后通过储氢室内的氢气循环泵输送至制氢室。

优选地，在燃料电池电堆根据预设比例吸入氢气和空气反应时，还包括以下：

同步启动自动检测及控制单元，监测燃料电池电堆的运行状态并自动调整散热模块 的运行状态。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明过将整个测试系统划分成制氢室、储氢室、空气供应室以及测试室四个空间， 各空间独立安装后相互间通过管道连接，模块化设置有利于整个测试系统的搬迁和局部 优化，当测试系统工作时，首先采用控制模块控制氮气吹扫模块工作，用以清除管道内的残余气体，减少残余气体造成的安全隐患，而后由制氢室内的制氢器产生氢气，并经 过稳压氢气罐稳定输送氢气至测试室，与此同时由空气供应室向测试室输送空气，使燃 料电池电堆吸入氢气和空气反应，测试室多余的氢气排出并在水气分离后连通至氢气循 环泵输送至制氢室，减少剩余气体在测试室内的堆积而产生的安全隐患，在上述测试过 程中，在制氢室、储氢室以及测试室内分别设置氢气泄露警报模块以及在管道上设置压 力监测，解决现有缺乏对氢气供给系统、输送管道以及整个测试系统的安全性进行布局， 存在安全隐患，安全性较低的问题。

附图说明

图1为本发明所述的一种氢燃料电池测试系统及方法实施例一和实施例二的模块示 意图；

图2本发明所述的一种氢燃料电池测试系统及方法实施例二的流程图。

附图标记：1-制氢室；11-制氢器；12-氢气检测模块；13-新风模块；131：过滤组件；132-温湿度控制组件；133-新风管路；2-空气供应室；空气21-空气压缩机；22-过 滤器；23-加湿器；24-温度传感器；25-湿度传感器；26-压力传感器；3-测试室；31-燃 料电池电堆；32-燃料电池电堆测试模块；33-控制模块；34-散热模块；35-氮气吹扫模 块；351-氮气瓶；352-调压阀；353-流量计：36-比例阀；37-第一排气模块；38-第二排 气模块；4-储氢室；41-稳压氢气罐；42-氢气循环泵；5-排风模块；6-氢气泄漏警报模 块。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附 图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如 所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在 本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括 多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或” 是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不 脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以 被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在…… 时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连 通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀 仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可 以混合地使用。

实施例一：本实施方式提供了一种氢燃料电池测试系统，参阅图1，用于测试氢燃料 电池电电堆31，包括：制氢室1，用于向燃料电池电堆31提供氢气。具体的，制氢室1 包括用于生产氢气的制氢器11，并连接有单向阀(图中未标出)和用于检测氢气质量的 氢气检测模块12，可选的，前述氢气检测模块12包括但不限于露点检测仪、微氧仪、气 象色谱仪和氢气纯度测试仪中的一种或多种，露点检测仪、微氧仪、气象色谱仪和氢气 纯度测试仪分别用于监测湿度、氧气浓度、气体浓度、纯度等参数，设置单向阀用于防 止氢气倒灌回流，在前述制氢器与氢气检测模块之间还可设置流量计，用于检测管道内 的氢气流量，进而提高使用过程安全性，在测试时，通过制氢器11产出氢气并在氢气检 测模块12检测结果合格后输送至后下述的储氢室4。

空气供应室2，用于向燃料电池电堆31提供包含氧气的空气，燃料电池电堆31需要吸入氢气和氧气以进行反应，具体的，该空气供应室2包括：空气压缩机21、过滤器22 和加湿器23；通过空气压缩机21吸入外界空气，并采用过滤器22对吸入的空气进行过 滤，将空气中的固体颗粒除去，再经过加湿器23对空气进行加湿后输送至测试室3内， 在前述加湿过程中完成后，作为优选的，空气供应室还设有温度传感器24、压力传感器 26和湿度传感器25，用于对通过空气压缩机21、过滤器22和加湿器23的空气进行检测， 实时对空气各项参数进行检测，以确保进入测试室内的空气各项参数合格，进一步减少 安全隐患。

测试室3，用于放置燃料电池电堆31，并对燃料电池电堆31测试，需要说明的是，在本方案燃料电池电堆31均为氢燃料电池电堆，具体的，测试室包括：与燃料电池电堆 31连接的燃料电池电堆测试模块32、控制模块33、作用于燃料电池电堆的散热模块34、 用于排空管道的氮气吹扫模块35。燃料电池电堆测试模块32在燃料电池电堆31反应过 程中的状态进行检测，当出现异常情况时，则会发出警示信号；控制模块33可控制上述 制氢室1、测试室3以及下述储氢室4中的所有模块，根据测试过程即时调整各个模块的 运行状态，以在测试异常情况下即时反应，减少由于反应不及时而产生的安全隐患；散 热模34块设置在燃料电池电堆31后侧，采用风冷(如风机)或水冷(如水循环)对反 应中的燃料电池电堆31进行散热，以降低燃料电池电堆31反应时的温度，以减少燃料 电池电堆31在反应时温度过高导致的异常情况，确保检测过程的进行；氮气吹扫模块34 则主要用于在测试前后对管道(图中未标出)和/或燃料电池电堆31内流道进行吹扫， 将其中残余反应气体排空，以减少滞留在管道和/或燃料电池电堆31内流道的气体对检 测过程安全性和准确性的影响。

储氢室4，设置在制氢室1和测试室3之间，用于连通制氢室1和测试室3，即在制 氢室1产出氢气并输出时，输出至储氢室4，再由储氢室4输出至测试室3，用以确保可 稳压输出氢气至测试室3。具体的，储氢室4包括：稳压氢气罐41，用于与制氢室1连 通并向燃料电池电堆31输送氢气，即在上述过程中，氢气由制氢室1至稳压氢气罐41 再输出测试室3，制氢机11中有两个干燥塔，制氢过程中干燥塔交替工作，从而可能会 导致氢气输出不稳定，因此，当氢气输出不稳定时，由稳压储氢瓶41协助输出，该稳压 储氢罐41的作用保证传输至测试室的氢气流量稳定同时存储氢气的存储量小，在一定程 度上避免安全问题；以及氢气循环42泵，用于与测试室3连通，获取测试室3内剩余的 氢气并经过水气分离后输送至制氢室1，该氢气循环泵42用于使测试室内3多余的氢气 处理后再次输送回制氢室1使用，以形成氢气由制氢室1至储氢室4进入测试室3反应， 并多余氢气由测试室3至储氢室4进入制氢室1的循环，以便减少剩余气体在测试室3 内的堆积而产生的安全隐患，同时可减少在测试过程中氢气的损耗，减少成本，提高氢 气利用率。

在上述实施方式中，上述制氢室1、储氢室4、空气供应室2和测试室3均通过管道连通，从制氢室1进入到储氢室4、储氢室4进入测试室3之间的管道上均可设有温度传 感器、湿度传感器、压力传感器(可与上述空气供应室内的温度传感器24、压力传感器 26和湿度传感器25一样，也可设置现有其他用于检测温度、湿度或压力的传感器)，用 于在进入下一个模块时对管道内的氢气进行监测，制氢室1、储氢室4和测试室3之间的 管道可部分处于室外开放环境(非密闭环境)，即制氢室1和储氢室4与测试室3不处于 同一环境下；在制氢室1、储氢室4和测试室3均设有排风模块5和氢气泄露警报模块6， 排风模块5用于避免制氢室1、储氢室4和测试室3在测试过程中由于处于封闭状态而产 生气压或温度较高的情况，氢气泄露警报模块6可在氢气发生泄露时发出声光警报(警 示信号)，与现有仅在测试室3设置氢气泄露报警模块，进一步提高测试过程中的安全性， 除此之外，各个管道上设有压力监测元件(图中未示出)以及球阀和/或背压阀(图中未 示出)，在测试过程中，当管道压力过大时，可开启球阀和/或背压阀，提高安全性，球 阀和/或背压阀也可设置在处于室外开放环境下的管道上，压力检测元件可以是压力传感 器等。

测试系统工作时，首先采用控制模块33控制氮气吹扫模块34工作，用以清除管道内的残余气体，可预设吹扫时间或预设流量，在完成后关闭氮气吹扫模块34，而后由制 氢室1内的制氢器11产生氢气，并经过稳压氢气罐41稳定输送氢气至测试室3，与此同 时由空气供应室2向测试室输送空气，以确保在测试室3内可使燃料电池电堆31吸入氢 气和空气反应，测试室3多余的氢气排出并连通至氢气循环泵42，在水气分离后输送至 制氢室1，以实现循环；当氢气泄露警报模块7或燃料电池电堆测试模块32发出警示信 号，则此时触发紧急停机(包括但不限于切断负载、停止加热、停止供气等相关操作)， 启动氮气吹扫模块34工作；当压力监测元件发出异常信号，则通过球阀手动排氢和/或 背压阀自动排氢。

在一个较佳的实施方式中，制氢室1还包括用于向制氢室1提供新风的新风模块13， 新风模块13向所述制氢室提供新风，配合上述排风模块5将所述制氢室1内的空气排出， 减少制氢室1内气压过大产生的安全隐患，具体的，新风模块13包括与制氢室连通的新风管路133，新风管路133上依次设有过滤组件131、温湿度控制组件132(其中，温湿 度控制组件可包括升温组件、降温组件、加湿组件和除湿组件)，以使通过过滤组件131 将新鲜的空气经过新风管路133由制氢室1底部送入，并由制氢室1顶部(排风模块) 排出室内的污浊空气排放，进而提高制氢室1内空气的稳定，提高安全性。

在一个较佳的实施方式中，散热单元34还连接有自动检测及控制单元(图中未示出)， 用于与燃料电池电堆31连接并根据燃料电池电堆31的运行状态自动调整散热模块34的 运行状态，以保证燃料电池电堆31内部气流的流通和燃料电池电堆31温度在适宜的温度范围内，使氢燃料电池长期稳定运行。进一步优选的，氮气吹扫模块35还包括：氮气 瓶351，用于提供氮气，氮气具有高度稳定性，避免测试过程中其他气体反应对测试过程 准确性或安全性的影响，其他稳定性较高且不会对燃料电池电堆反应产生影响的气体也 可用于此代替氮气；调压阀352，用于控制氮气吹扫模块35的工作状态，包括但不限于 控制氮气吹扫模块35开启或关闭、运行频率等等，以及流量计353，用于监测氮气吹扫 模块35实时流量使用情况，如上述，可根据预设时间或预设流量(完成管道清扫所需) 控制氮气吹扫模块35的运行周期。

在一个较佳的实施方式中，测试室3还包括作用于燃料电池电堆31，控制氢气和空气吸入量的比例阀36，氢气在进入燃料电池电堆31前通过比例阀调节36进气压力，还 可进一步安装温度传感器、压力传感器、湿度传感器和氢气流量计等，以便实时对氢气 各项参数进行检测，用于提高安全性，有效减少由于进入燃料电池电堆的氢气气压不稳 定产生的安全问题。

在一个较佳的实施方式中，为了实现上述利用剩余氢气形成循环回路，测试室3还包括用于排放多余氢气的第一排放单元37和用于排放多余空气的第二排放单元38，测试室3在与氢气循环泵42连通的管道上还设有用于水气分离，以去除测试室氢气尾气中的 水分的水气分离器7(现有其他可用于水气分离的装置也可用于此)，多余氢气通过第一 排放单元37排放，并经过水气分离器7后将“水”“气”分离、稳压后经过氢气循环泵 42循环至制氢室1，循环使用，多余空气则通过第二排放单元28排放至外界，上述第一 排放单元37和第二排放单元38连接有用于流量控制的背压控制单元和/或脉冲控制单元 (图中未示出)，设置背压控制单元和/或脉冲控制单元可起到与上述比例阀36相似的效 果，具体的可依据设定调节第一排放单37元和/或第二排放单元38的出口压力，进而调 节氢气和氧气比例，维持一定的出口压力或者通过调节出口侧流量调节阀，根据燃料电 池电堆31运行状态要求设置脉冲排放时间。

在本实施方式中，通过将整个测试系统划分成制氢室1、储氢室4、空气供应室2以及测试室3四个空间，各空间独立安装后相互间通过管道连接，模块化设置有利于整个 测试系统的搬迁和局部优化，大大降低了制造、维护和升级的成本。同时四个空间可进 行隔离阻断，在管道上增加安装在室外开放环境的球阀和/或背压阀等进行防护，提高整 个系统的安全性，在每个空间设置提高安全性的方案(包括但不限于在测试前后吹扫、 设置氢气泄露警报模块、氢气循环减少气体堆积)，解决现有缺乏对氢气供给系统、输送 管道以及整个测试系统的安全性进行布局，存在安全隐患，安全性较低的问题。

实施例二：本实施方式提供了一种氢燃料电池测试方法，参阅图1和图2，应用上述实施例一种的测试系统，包括以下步骤：

S10：控制模块34接收到测试触发信号，控制测试室内的氮气吹扫模块35工作，对管道内和燃料电池电堆的流道进行吹扫，至管道内残余气体排空后关闭氮气吹扫模块；

具体的，在上述步骤中，可根据预设时间或预设流量控制氮气吹扫模块工作的周期 来确定管道内残余气体排空，用以减少残余气体对测试系统安全性和准确性的影响。

S20：控制制氢室、储氢室、空气供应室、测试室的散热模块、排风模块、氢气泄露警报模块和压力监测元件工作；

上述步骤中，通过控制模块同一控制即可，作为补充的，还可同步控制其他用于监测的元件工作，包括但不限于如上述温度传感器、压力传感器、湿度传感器、下述步骤 S30中的氢气检测模块等。

S30：控制制氢室内的制氢器工作并采用氢气检测模块对产出的氢气检测，在检测合 格后输送至稳压氢气罐，并由稳压氢气罐将氢气稳定输出至测试室的燃料电池电堆；

S40：同步控制空气供应室内的空气压缩机、过滤器和加湿器工作，产出包含氧气的 空气并定输出至测试室的燃料电池电堆；

上述步骤S30和步骤S40同步执行，用于分别向测试室输送氢气和带有氧气的空气， 以确保下述步骤S50中燃料电池电堆反应。

S50：在测试室内燃料电池电堆根据预设比例吸入氢气和空气反应，并采用燃料电池 电堆测试模块测试；

具体的，燃料电池电堆测试模块用于测试燃料电池电堆反应过程中的状态，当出现 异常状态时则触发警示信号，用于提醒操作人员即时处理。同时燃料电池电堆根据预设比例吸入氢气和空气反应可以通过在测试室内设置比例阀，也可通过设置上述用于排出多余氢气第一排气模块和用于排出多余空气的第二排气模块，通过控制多余氢气和空气量来控制吸入的氢气和空气。

在上述步骤S50中，为了进一步提高检测过程中的安全性，在燃料电池电堆根据预设比例吸入氢气和空气反应时，还包括以下步骤：

同步启动自动检测及控制单元，监测燃料电池电堆的运行状态并自动调整散热模块 的运行状态。

具体的，自动检测及控制单元可根据燃料电池电堆的运行状态自动调整散热模块的 运行状态，以保证燃料电池电堆内部气流的流通和燃料电池电堆温度在适宜的温度范围 内，使氢燃料电池长期稳定运行，减少由于反应过程中由于温度较高而造成的反应中断。

S60：若测试异常，当氢气泄露警报模块或燃料电池电堆测试模块发出警示信号，则 此时触发紧急停机，启动氮气吹扫模块工作；当压力监测元件发出异常信号，则通过球阀手动排氢和/或背压阀自动排氢；

在上述步骤中，紧急停机包括但不限于系统自动切断负载、停止加热、停止供气等相关操作，并发出声光报警，同时需要立刻对管道内和电堆内流道进行吹扫，将管道内 残余反应气体排空，以减少气体堆积而造成的安全问题。

S70：若测试正常，则在测试后将剩余的空气排出至外界环境中，将剩余的氢进行水 气分离后通过储氢室内的氢气循环泵输送至制氢室，实现氢气的循环。

在上述步骤中，使测试室内多余的氢气处理后再次输送回制氢室使用，以形成氢气 由制氢室至储氢室进入测试室反应，并多余氢气由测试室至储氢室进入制氢室的循环，以便减少剩余气体在测试室内的堆积而产生的安全隐患，同时减少氢气的损耗，降低成本。

在本实施方式中，在制氢室内产出氢气，并输出至储氢室内，而后稳定输出至测试室，同时通过空气供应室向测试室输出带有氧气的空气，在测试室内使燃料电池电堆吸 入氢气和氧气反应，并采用燃料电池电堆监测模块检测，在上述完整的测试过程中，在 测试前后增加氮气吹扫，用于排出管道内的残余气体，进而减少残余气体造成的安全隐 患，在测试过程中，在制氢室、储氢室以及测试室内分别设置氢气泄露警报模块，除此 之外，在测试完成后，还将剩余的氢气经过水气分离器7输送至储氢室内的氢气循环泵 内，以形成氢气由制氢室至储氢室进入测试室反应，并多余氢气由测试室至储氢室进入 制氢室的循环，减少剩余气体在测试室内的堆积而产生的安全隐患，还增加温度传感器、 压力传感器和湿度传感等实时检测传感器，通过上述方式解决现有缺乏对氢气供给系统、 输送管道以及整个测试系统的安全性进行布局，存在安全隐患，安全性较低的问题。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限 制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效 实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池测试系统，用于测试氢燃料电池电堆，其特征在于，包括：

制氢室，用于向所述燃料电池电堆提供氢气；

空气供应室，用于向所述燃料电池电堆提供包含氧气的空气；

测试室，用于放置所述燃料电池电堆，并对所述燃料电池电堆测试；

储氢室，设置在所述制氢室和所述测试室之间，用于连通所述制氢室和所述测试室；

所述制氢室、所述储氢室、所述空气供应室和所述测试室均通过管道连通；

所述制氢室包括用于生产氢气的制氢器并连接在有单向阀和用于检测氢气质量的氢气检测模块；

所述空气供应室包括：空气压缩机、过滤器和加湿器；

所述测试室包括：与所述燃料电池电堆连接的燃料电池电堆测试模块、控制模块、作用于所述燃料电池电堆的散热模块、用于排空所述管道的氮气吹扫模块；

所述储氢室包括：

稳压氢气罐，用于与所述制氢室连通并向所述燃料电池电堆输送氢气；

以及氢气循环泵，用于与所述测试室连通，获取测试室内剩余的氢气并经过水气分离后输送至所述制氢室；

所述制氢室、所述储氢室和所述测试室均设有排风模块和氢气泄露警报模块；

各个所述管道上设有压力监测元件以及球阀和/或背压阀；

所述测试系统工作时，首先采用所述控制模块控制所述氮气吹扫模块工作，完成后由所述制氢室经过所述稳压氢气罐稳定输送氢气至所述测试室，同时由所述空气供应室向所述测试室输送空气，在所述测试室内使所述燃料电池电堆吸入氢气和空气反应，所述测试室多余的氢气排出并在水气分离后连通至所述氢气循环泵输送至所述制氢室，以实现循环；当所述氢气泄露警报模块或所述燃料电池电堆测试模块发出警示信号，则此时触发紧急停机，启动所述氮气吹扫模块工作；当所述压力监测元件发出异常信号，则通过所述球阀手动排氢和/或背压阀自动排氢。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：

所述制氢室还包括用于向所述制氢室提供新风的新风模块；

所述新风模块包括与所述制氢室连通的新风管路；

所述新风管路上依次设有过滤组件和温湿度控制组件，以使外部空气经过所述新风管路由所述制氢室底部送入，并由所述制氢室顶部排出。

3.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：

所述氢气检测模块包括露点检测仪、微氧仪、气象色谱仪和氢气纯度测试仪中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在：

所述测试室还包括作用于所述燃料电池电堆，控制氢气和空气吸入量的比例阀；

所述测试室在与所述氢气循环泵连通的管道上还设有用于水气分离的水气分离器。

5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：

所述测试室还包括用于排放多余氢气的第一排放单元和用于排放多余空气的第二排放单元；

所述第一排放单元和所述第二排放单元连接有用于流量控制的背压控制单元和/或脉冲控制单元。

6.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：

所述散热单元还连接有自动检测及控制单元，用于与所述燃料电池电堆连接并根据燃料电池电堆的运行状态自动调整散热模块的运行状态。

7.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述氮气吹扫模块还包括：

氮气瓶，用于提供氮气；

调压阀，用于控制所述氮气吹扫模块的工作状态，

以及流量计，用于监测所述氮气吹扫模块。

8.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：

所述空气供应室还设有温度传感器、压力传感器和湿度传感器，用于对通过所述空气压缩机、所述过滤器和所述加湿器的空气进行检测。

9.一种氢燃料电池测试方法，应用上述权利要求1-8中任一项所述的测试系统，其特征在于，包括以下步骤：

控制模块接收到测试触发信号，控制氮气吹扫模块工作，对管道内和燃料电池电堆的流道进行吹扫，至管道内残余气体排空后关闭氮气吹扫模块；

控制散热模块、排风模块、氢气泄露警报模块和压力监测元件工作；

控制制氢器工作并采用氢气检测模块对产出的氢气检测，在检测合格后输送至稳压氢气罐，并由稳压氢气罐将氢气稳定输出至测试室的燃料电池电堆；

同步控制空气压缩机、过滤器和加湿器工作，产出包含氧气的空气并定输出至测试室的燃料电池电堆；

燃料电池电堆根据预设比例吸入氢气和空气反应，并采用燃料电池电堆测试模块测试；

若测试异常，当氢气泄露警报模块或燃料电池电堆测试模块发出警示信号，则此时触发紧急停机，启动氮气吹扫模块工作；当压力监测元件发出异常信号，则通过球阀手动排氢和/或背压阀自动排氢；

若测试正常，则在测试后将剩余的空气排出至外界环境中，将剩余的氢气经过水气分离器对氢气进行水气分离后通过储氢室内的氢气循环泵输送至制氢室。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，在燃料电池电堆根据预设比例吸入氢气和空气反应时，还包括以下：

同步启动自动检测及控制单元，监测燃料电池电堆的运行状态并自动调整散热模块的运行状态。

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