CN116338261B - 一种低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，属于固体氧化物燃料电池技术领域；其技术方案要点是：包括电堆、阳极气体供给单元、阴极空气供给单元、燃烧尾气排放单元、蒸汽‑冷凝水循环单元、电堆保温炉和电子负载；本发明的电堆通过设置可更换的电堆安装夹具进行安装，从而实现该检测系统在检测不同电堆时的可兼容性；通过对燃烧尾气热量的利用，降低了能源浪费的同时也降低系统的运行功率；且蒸汽‑冷凝水循环单元对电堆尾气中的水蒸气进行回收循环利用；最后，该检测系统的自主设计，消除了由于采用国外检测装置而带来的不良影响，也促进了国内在多层电池片叠加组合而成的电堆测试领域内的发展。

Description

一种低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统。

背景技术

高温固体氧化物燃料电池采用清洁能源作为原料介质，例如天然气、甲醇、混合气，通过脱硫前处理、重整、升温、电化学反应将燃料的化学能转换为电能，其排放尾气为二氧化碳和水蒸汽，由于运行温度较高，可实现热电联供，热效率较高；而高温固体氧化物燃料电池电堆发电系统设计的关键是围绕电堆性能开展系统流程设计、外围辅助单元和设备设计；系统流程设计的前提则是需要了解电堆的性能和参数，电堆性能和参数需要电堆测试装置获得。

电堆测试装置属于一个系统，而搭建一个完整的测试系统有较大难度，涉及到电堆应用、系统工艺、电气、仪表、结构、材料、机械、力学、催化工程等多个专业，存在易燃易爆气体、运行温度高达700-900℃，高温材料和密封等问题解决难度较大；目前国内开展高温固体氧化物燃料电池电堆测试有两种途径，其一是直接采购国外知名公司的电堆测试装置；其二是国内自主研发，搭建电堆测试装置；国外电堆测试平台价格昂贵，采购周期较长，且电堆测试装置中由于采用了电加热装置，使得系统的运行功率较高，而对于不同厂家的电堆，该电堆测试装置也不具有兼容性，此外，电堆测试装置中的阳极尾气也直接通入燃烧器中，使阳极尾气中的水蒸汽成份造成浪费，从而使去离子水的补充频率较高，且相关技术也均处于保密状态，涉及技术封锁，比较难采购的同时后期系统维护和零部件更换周期也较长，国内难买到可替换的备件；国内该领域的大部分研究集中在单电池片的研发和性能测试，对于有多层电池片叠加组合而成的电堆的测试相对较少，同时鉴于各电堆厂商对电堆信息的不透明、不公开，这给电堆测试装置的开发带来了诸多问题和挑战。

发明内容

本发明的目的是一种低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，以解决背景技术提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括由一系列单电池片构成的电堆，还包括阳极气体供给单元、阴极空气供给单元、可为所述阳极气体供给单元和所述阴极空气供给单元提供热交换热量的燃烧尾气排放单元、蒸汽-冷凝水循环单元、电堆保温炉和电子负载，所述电堆通过可更换的电堆安装夹具连接于所述电堆保温炉的内部，所述电子负载的正负极导线分别与所述电堆顶板和底板上的引电极耳连接，所述电子负载主体位于所述电堆保温炉外部，所述阳极气体供给单元与所述电堆的阳极进气口连通，所述阴极空气供给单元与所述电堆的阴极进气口连通，所述燃烧尾气排放单元与所述电堆的阴极出气口连通且所述燃烧尾气排放单元通过所述蒸汽-冷凝水循环单元分别与所述阳极气体供给单元和所述电堆的阳极出气口连通。

进一步，所述电堆安装夹具上安装有第三压力传感器和第二温度传感器。

进一步，所述阳极气体供给单元包括重整器、重整气体换热器、分别连通质量流量控制器进气口的天然气供给模块和氮气供给模块以及连通所述质量流量控制器出气口的脱硫器，所述脱硫器、所述重整器和所述重整气体换热器依次连通，所述重整气体换热器出口连通所述电堆的阳极进气口。

进一步，还包括安装于所述阳极气体供给单元管线上的第一阀门、第一温度传感器和第一压力传感器，所述质量流量控制器与所述天然气供给模块之间、所述氮气供给模块之间分别安装有调压阀和第一电磁阀，所述脱硫器和所述重整器之间安装有第一止回阀。

进一步，所述燃烧尾气排放单元包括连通所述电堆阴极出气口的燃烧器，所述燃烧器通过所述蒸汽-冷凝水循环单元与所述电堆的阳极出气口连通，所述燃烧器的第一出气口依次连通所述重整气体换热器和所述重整器，所述重整器的出气管连通大气环境且所述重整器出气管上设有第二阀门。

进一步，所述燃烧器的第二出气口依次连通空气换热器和蒸汽发生器，所述蒸汽发生器出气口连通大气环境，流量调节管道的一端连接所述空气换热器和所述蒸汽发生器之间的管道上，所述流量调节管道的另一端连接所述蒸汽发生器出气口。

进一步，所述阴极空气供给单元包括依次连通的风机、第三电磁阀、流量计和所述空气换热器，所述空气换热器连通所述燃烧尾气排放单元，所述阴极空气供给单元的管线上安装有热电偶和第二压力传感器。

进一步，所述蒸汽-冷凝水循环单元包括与所述电堆的阳极出气口依次连通且可拆卸的阳极尾气冷凝器和汽水分离器，所述汽水分离器的出气口连通所述燃烧尾气排放单元，所述汽水分离器的出液口依次连通冷凝水泵、带有液位传感器的去离子水罐、蠕动泵和所述蒸汽发生器，所述蒸汽发生器出气口连通所述阳极气体供给单元且两者之间安装有第二止回阀。

进一步，所述汽水分离器和所述冷凝水泵之间设有补水排污阀门和第二电磁阀。

本发明的另一种目的在于提供一种低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统的工作方式，

包括以下步骤：

步骤一：对天然气流经的管路用氮气吹扫置换；

步骤二：对天然气流经的管路用天然气进行置换；

步骤三：利用空气对所述燃烧器及所述燃烧尾气排放单元的管道进行吹扫；

步骤四：使所述风机持续运行，并启动所述燃烧器，所述燃烧器加热升温，天然气和空气在所述燃烧器中燃烧生成高温烟气并从所述燃烧器的所述第一出气口和所述第二出气口流出；

步骤五：当所述重整器内部催化剂温度达到设定温度值时，启动所述蒸汽发生器和所述蠕动泵；

步骤六：继续升温至所述重整器内部催化剂温度达到活性反应温度、所述电堆的出口温度达到电化学反应所需的温度；

步骤七：所述电堆发电运行并启动电子负载进行测试，同时设置目标电流以及电流上升速率；

步骤八：测试系统完成测试后对所述电堆进行降载；

步骤九：降载完成后，通过调整所述电堆阴极的空气流量、天然气的流量来实现系统降温，当重整催化剂的温度下降到一定温度范围，停止天然气和水蒸汽供应，通入氮气降温，直至重整催化剂和所述电堆降至常温；

步骤十：当系统降到常温状态时，切断氮气供应和空气供应，关闭电源，即使系统停机。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的电堆由一系列单电池片构成且通过设置可更换的电堆安装夹具进行安装，从而实现该检测系统在检测不同的由多层电池片叠加组合而成的电堆时的可兼容性；本发明设有燃烧尾气排放单元，通过对燃烧尾气热量的利用，对进入电堆的阳极气体和阴极气体进行热交换，从而避免了燃烧尾气的直接排放，降低了能源浪费，避免了电加热装置的使用，从而降低系统的运行功率；而蒸汽-冷凝水循环单元的设计，对电堆尾气中的水蒸气进行回收循环利用，从而降低去离子水的补充频率；此外，该检测系统的自主设计，消除了由于采用国外检测装置而带来的不良影响，也促进了国内在多层电池片叠加组合而成的电堆测试领域内的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统流程示意图。

其中：1、脱硫器；2、重整器；3、重整气体换热器；4、电堆；5、电堆保温炉；6、阳气尾气冷凝器；7、汽水分离器；8、燃烧器；9、空气换热器；10、冷凝水泵；11、去离子水罐；12、蠕动泵；13、蒸汽发生器；14、风机；15、电子负载。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例：请参考图1，一种低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，包括由一系列单电池片构成的电堆4，还包括阳极气体供给单元、阴极空气供给单元、可为阳极气体供给单元和阴极空气供给单元提供热交换热量的燃烧尾气排放单元、蒸汽-冷凝水循环单元、电堆保温炉5和电子负载15，电堆4通过可更换的电堆安装夹具连接于电堆保温炉5的内部，从而实现该检测系统在检测不同的由多层电池片叠加组合而成的电堆时的可兼容性；阳极气体供给单元与电堆4的阳极进气口连通，阴极空气供给单元与电堆4的阴极进气口连通，燃烧尾气排放单元与电堆4的阴极出气口连通且燃烧尾气排放单元通过蒸汽-冷凝水循环单元分别与阳极气体供给单元和电堆4的阳极出气口连通，通过对燃烧尾气热量的利用，对进入电堆4的阳极气体和阴极气体进行热交换，从而避免了燃烧尾气的直接排放，降低了能源浪费，且避免了电加热装置的使用，从而降低系统的运行功率；而蒸汽-冷凝水循环单元的设计，对电堆尾气中的水蒸气进行回收循环利用，从而降低去离子水的补充频率，此外，电堆保温炉5给电堆提供保温的同时可以安装固定电堆，而电子负载15用于消耗电堆发电时产生的电能，由于电子负载15的正负极导线分别与电堆的顶板和底板上的引电极耳连接，构成一个完整的电路，通过操作电子负载15可以实现电堆的拉载电流和降载电流，为检测系统的检测作业提供前提，而电子负载15主体位于电堆保温炉5外部，保证了电子负载15不受到电堆4所产生的高温带来的影响；故该检测系统的自主设计，消除了由于采用国外检测装置而带来的不良影响，也促进了国内在多层电池片叠加组合而成的电堆测试领域内的发展。

阳极气体供给单元包括重整器2、重整气体换热器3、分别连通质量流量控制器进气口的天然气供给模块和氮气供给模块以及连通质量流量控制器出气口的脱硫器1，脱硫器1、重整器2和重整气体换热器3依次连通，重整气体换热器3连通电堆4的阳极进气口；该设计通过天然气供给模块和氮气供给模块向本系统中提供天然气和氮气，其中二者不同时使用，天然气的供给支路主要给燃料电池提供原料；而氮气供给支路有三个用途：一是系统启动前，利用氮气对阳极支路进行吹扫，排出管道中的空气，二是系统运行过程中出现紧急事故需要停止系统运行时，通入惰性气体氮气来保护电堆，三是系统降温过程中，使用氮气作用冷却气体，对阳极支路的零部件进行冷却降温；其中脱硫器1中装填有脱硫剂，用于脱除原料天然气中的有机硫和无机硫组分；而重整器2的内部装填有重整催化剂，用于实现对天然气-水蒸汽的重整反应并生成一氧化碳和氢气，重整器2为管壳式结构，重整器2的管程走燃烧尾气排放单元中产生的燃烧尾气，给重整器2提供热量，预热催化剂并提供反应所需的热量，重整器2的壳程填充催化剂；在本发明中，还包括安装于阳极气体供给单元管线上的第一阀门、第一温度传感器和第一压力传感器，质量流量控制器MFC001与天然气供给模块之间、氮气供给模块之间分别安装有调压阀HV001和第一电磁阀SV001，脱硫器1和重整器2之间安装有第一止回阀HV003；质量流量控制器MFC001用于控制天然气或氮气的供给流量，天然气供给支路和氮气供给支路管线上设置有若干个第一阀门、第一温度传感器和第一压力传感器，这些部件起到工艺辅助控制功能，确保给电堆4阳极供给满足要求的气体；此外，重整反应生成的过程气进入到重整气体换热器3中，被二次加热到所需温度，然后进入到电堆内部，给电堆内阳极供给电化学反应所需的燃料气，重整器2和重整气体换热器3所需的热量均来自于燃烧尾气中的热量。

阴极空气供给单元包括依次连通的风机14、第三电磁阀SV003、流量计MFM001和空气换热器9，空气换热器9连通燃烧尾气排放单元；该阴极空气供给单元主要作用是给燃料电池电堆提供电化学反应所需的氧气，其中风机14用于提供反应所需空气，第三电磁阀SV003用于控制空气路的开关状态，流量计MFM001用于计量空气供应量，空气换热器9用于流通冷空气，且冷空气在流通过程中利用燃烧尾气排放单元中燃烧尾气的热量将冷空气加热到电堆电化学反应所需的温度，被加热的空气沿着空气换热器9的出气口所连接的管道进入电堆；阴极空气进出电堆的管道上安装有若干热电偶和第二压力传感器，用于检测电堆4阴极进口和出口的温度和压力。

燃烧尾气排放单元包括连通电堆4阴极出气口的燃烧器8，燃烧器8通过蒸汽-冷凝水循环单元与电堆4的阳极出气口连通，燃烧器8的第一出气口依次连通重整气体换热器3和重整器2，重整器2的出气管连通大气环境且重整器2的出气管上设有第二阀门；该设计使得燃烧器8所产生的燃烧尾气流入重整气体换热器3和重整器2，为重整器2内的重整过程提供能量，并进一步对重整气体换热器3内的过程气进行升温，使其达到电堆4阳极的进口温度，保证了电堆4内部反应稳定的同时消除了其他加热装置的使用，节省能源的同时降低了系统的功率；燃烧器8的第二出气口依次连通空气换热器9和蒸汽发生器13，蒸汽发生器13出气口连通大气环境，该设计使燃烧尾气在流通空气换热器9和蒸汽发生器13，在使空气达到进入电堆4阴极进气口所需温度的同时为去离子水的汽化提供热量；此外，流量调节管道的一端连接空气换热器9和蒸汽发生器43之间的管道上，流量调节管道的另一端连接蒸汽发生器43出气口，该流量调节管道上设有阀门HV004，主要用于调节流经蒸汽发生器13的燃烧尾气流量。

蒸汽-冷凝水循环单元包括与电堆4的阳极出气口依次连通且可拆卸的阳气尾气冷凝器6和汽水分离器7，汽水分离器7的出气口连通燃烧尾气排放单元，汽水分离器7的出液口依次连通冷凝水泵10、带有液位传感器的去离子水罐11、蠕动泵12和蒸汽发生器13，蒸汽发生器13出气口连通阳极气体供给单元且两者之间安装有第二止回阀HV006；该蒸汽-冷凝水循环单元主要功能是将去离子水加热成水蒸汽，并以一定流量供应给重整器2，水蒸汽作为天然气-水蒸汽重整反应的原料；而流经电堆4阳极且未参与电化学反应的气体中含有大量水蒸汽，这些阳极尾气进入到阳气尾气冷凝器6中，水蒸汽冷凝成液态水，储存到汽水分离器7中，并通过冷凝水泵10输送到去离子水罐11中，实现去离子水的循环使用，从而减少去离子水的补充频率；其中蠕动泵12的功能是将去离子水罐11里面的水输送到蒸汽发生器13当中，且蠕动泵12具有计量功能，能够精确控制输送的水量，而设有第二止回阀HV006，使得水蒸汽只能单向流动，不能逆流；在本发明中，汽水分离器7和冷凝水泵10之间设有补水排污阀门HV007和第二电磁阀SV005，该设计一是可以排出汽水分离器7和去离子水罐11中的变质水，二是从可从此处给去离子水罐11补充去离子水；在本实施例中，阳气尾气冷凝器6将电堆4阳极出来的尾气里面的水蒸汽冷凝成液态水，从而实现阳极尾气脱水，冷凝析出的水经管道流入到汽水分离器7中；汽水分离器7则实现气、水分离，脱水后的阳极尾气进入燃烧器8，被焚烧处理产生用于热交换的燃烧尾气；此外，本发明中的电堆安装夹具上安装有第三压力传感器和第二温度传感器，用于检测进入电堆的燃料气和空气的温度和压力。

工作原理

本发明的工作方式包括以下步骤：

步骤一：对天然气流经的管路用氮气吹扫置换；

通过调节相关阀门的关闭和开启；实现氮气流经的两条路线，如下，路线1：氮气从氮气供给模块依次流入脱硫器1、重整器2、重整气体换热器3、电堆4阳极、阳气尾气冷凝器6、汽水分离器7、燃烧器8、重整气体换热器3、重整器2、室外大气环境；

路线2：氮气从氮气供给模块依次流入脱硫器1、重整器2、重整气体换热器3、电堆4阳极、阳气尾气冷凝器6、汽水分离器7、燃烧器8、空气换热器9、蒸汽发生器13、室外大气环境；

上述两条路线吹扫合格的标准为在管线末端检测氧气浓度，低于1％合格，否则持续通入氮气吹扫直至合格。

步骤二：对天然气流经的管路用天然气进行置换；

通过调节相关阀门的关闭和开启；实现天然气流经的两条路线，如下，

路线1：天然气通过天然气供给模块依次流经脱硫器1、重整器2、重整气体换热器3、电堆4阳极、阳气尾气冷凝器6、汽水分离器7、燃烧器8、重整气体换热器3、重整器2、室外大气环境；

路线2：天然气通过天然气供给模块依次流经脱硫器1、重整器2、重整气体换热器3、电堆4阳极、阳气尾气冷凝器6、汽水分离器7、燃烧器8、空气换热器9、蒸汽发生器13或截止阀HV004、室外大气环境；

上述两条路线吹扫合格的标准为在管线末端检测天然气的浓度，高于90％合格，否则持续通入天然气吹扫直至合格，吹扫过程中的天然气气体需要在一定时间内持续排入大气环境，需确保排出口远离火源，排放口附近张贴明显的安全标识。

步骤三：利用空气对燃烧器8及燃烧尾气排放管道进行吹扫；

启动风机14，空气供应流量调整至合适值，并通过调节相关阀门的关闭和开启；实现空气流经的两条路线，如下，

路线1：空气从风机14依次流经空气换热器9、电堆4阴极、燃烧器8、重整气体换热器3、电堆4阳极、阳气尾气冷凝器6、汽水分离器7、燃烧器8、重整气体换热器3、重整器2、室外大气环境；

路线2：空气从风机14依次流经空气换热器9、电堆4阴极、燃烧器8、重整气体换热器3、电堆4阳极、阳气尾气冷凝器6、汽水分离器7、燃烧器8、空气换热器9、蒸汽发生器13或截止阀HV004、室外大气环境；

上述两条路线吹扫合格的标准为管线末端检测天然气浓度，低于1％合格，否则应持续通入空气吹扫直至合格为止。

步骤四：使风机14持续运行，然后打开燃烧器8底部燃气入口阀门SV006，打开第一电磁阀SV001，并启动燃烧器8，燃烧器8内部设置有电子点火针，接通电源即可实现燃烧器8点火；给质量流量控制器MFC001设定合适流量，接通燃烧器8的电子点火针电压，点火针放电，实现燃烧器8点火；其中燃烧器8顺利点火的标志是燃烧器8内腔的热电偶温度持续上升，且温度高于天然气的着火温度，否则应持续点火直至成功，天然气着火后需检测两条管线排放口位置的一氧化碳浓度，合格的标准是浓度低于50PPM。

步骤五：系统加热升温，天然气和空气在燃烧器8中燃烧生成燃烧尾气，燃烧尾气为高温烟气(主要成分是二氧化碳、氮气、水蒸汽、氧气)，高温烟气从燃烧器8中排出后分成两个支路，高温烟气流经的设备被加热，设备温度逐渐升高；其中两支路路线分别为：

路线1：燃烧尾气从燃烧器8依次流经重整气体换热器3、重整器2、室外大气环境。

路线2：燃烧尾气从燃烧器8依次流经空气换热器9、蒸汽发生器13或截止阀HV004、室外大气环境。

当燃烧尾气流经路线1时，将热量释放给重整气体换热器3，加热重整气体换热器3内的原料天然气，同时将热量释放给重整器2，加热重整器2内部的重整催化剂和流经重整器2的原料天然气，燃烧尾气从重整器2出来后沿管道排向室外大气环境。通过调节阀门HV005的开度，可以调节燃烧尾气流经该路线的气体流量，从而控制该路线上的设备的升温速率。

当燃烧尾气流经路线2时，将热量首先释放给空气换热器9，加热空气换热器9内的冷空气，释放热量后的燃烧尾气从空气换热器9流出，然后进入蒸汽发生器13，将热量释放给去离子水，将去离子水加热产生过热水蒸汽，而燃烧尾气从蒸汽发生器13流出，经管线排向室外大气环境。此外，空气换热器9和蒸汽发生器43之间的管道连接有流量调节管道，该流量调节管道上设有阀门HV004，通过调整该管线上的阀门HV004的开度，从而调节燃烧尾气不经过蒸汽发生器13直接排向大气的量，从而实现流经蒸汽发生器13的燃烧尾气流量的调节。

步骤六：当重整器2内部催化剂温度达到设定温度值时，为防止天然气裂解导致重整催化剂积碳，需要给天然气管线掺混水蒸汽，这时候启动蠕动泵12和蒸汽发生器13；去离子水将按照以下路径进入天然气管线：去离子水罐11、蠕动泵12、蒸汽发生器13、重整器2。

步骤七：继续升温，当完成上述第六步以后，电堆4阳极的入口管线中存在天然气和水蒸汽的混合物，由于重整器2此时的温度并未达到重整催化剂的活性温度，因此需要继续升温，直到重整器2内部催化剂温度达到活性反应温度、电堆出口温度达到电化学反应所需的温度。

步骤八：电堆发电运行，当完成上述第七步后，可以启动电子负载15，设置目标电流以及电流上升速率，这时候电堆并开始对外输出电能，输出的电能被电子负载15消耗掉，目标电流不能超过电堆所能达到的最大电流，电流上升速率与电堆的温度有关，均不能超过电堆厂商给出的限定值，否则容易造成电堆受损。

步骤九：电堆降载，即当测试系统完成测试或者处于发电状态需要停机时，需要先完成降载，然后才能执行系统降温停机操作；降载操作时需要在电子负载15操作界面中设置目标电流0A，降载速率按照电堆厂商要求设定，设置完参数之后电堆开始降载操作，直至电流变成0A完成降载。

步骤十：系统降温，电堆4阳极管线上的设备(例如重整器2、重整气体换热器3)、电堆4阴极管线上的设备(例如空气换热器9)、电堆的降温需要控制一定的降温速率，可通过调整电堆4阴极的空气流量、天然气的流量来实现，如果重整器2内的催化剂、电堆自身的降温速度太慢，则可以适当加大空气流量来实现；如果降温速度太快可以适当减少空气流量，也可适当调整天然气的流量；当重整催化剂层温度下降到一定温度范围，即可停止天然气和水蒸汽供应，通入氮气降温，直至重整催化剂和电堆将至常温。

步骤十一：当系统降到常温状态时，即可切断氮气供应和空气供应，并关闭电源，使系统停机。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”以及类似的表述只是为了说明的目的。

Claims (9)

1.一种低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，包括由一系列单电池片构成的电堆，其特征在于：还包括阳极气体供给单元、阴极空气供给单元、可为所述阳极气体供给单元和所述阴极空气供给单元提供热交换热量的燃烧尾气排放单元、蒸汽-冷凝水循环单元、电堆保温炉和电子负载，所述电堆通过可更换的电堆安装夹具连接于所述电堆保温炉的内部，所述电子负载的正负极导线分别与所述电堆顶板和底板上的引电极耳连接，所述电子负载主体位于所述电堆保温炉外部，所述阳极气体供给单元与所述电堆的阳极进气口连通，所述阴极空气供给单元与所述电堆的阴极进气口连通，所述燃烧尾气排放单元与所述电堆的阴极出气口连通且所述燃烧尾气排放单元通过所述蒸汽-冷凝水循环单元分别与所述阳极气体供给单元和所述电堆的阳极出气口连通；所述阳极气体供给单元包括重整器、重整气体换热器、分别连通质量流量控制器进气口的天然气供给模块和氮气供给模块以及连通所述质量流量控制器出气口的脱硫器，所述脱硫器、所述重整器和所述重整气体换热器依次连通，所述重整气体换热器出口连通所述电堆的阳极进气口，所述燃烧尾气排放单元包括连通所述电堆阴极出气口的燃烧器，所述燃烧器通过所述蒸汽-冷凝水循环单元与所述电堆的阳极出气口连通，所述燃烧器的第一出气口依次连通所述重整气体换热器和所述重整器，所述燃烧器的第二出气口依次连通空气换热器和蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的出气口连通大气环境，所述蒸汽-冷凝水循环单元包括与所述电堆的阳极出气口依次连通且可拆卸的阳极尾气冷凝器和汽水分离器，所述汽水分离器的出气口连通所述燃烧尾气排放单元，所述汽水分离器的出液口依次连通冷凝水泵、带有液位传感器的去离子水罐、蠕动泵和所述蒸汽发生器。

2.根据权利要求1所述的低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，其特征在于：所述电堆安装夹具上安装有第三压力传感器和第二温度传感器。

3.根据权利要求1所述的低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，其特征在于：还包括安装于所述阳极气体供给单元管线上的第一阀门、第一温度传感器和第一压力传感器，所述质量流量控制器与所述天然气供给模块之间、所述氮气供给模块之间分别安装有调压阀和第一电磁阀，所述脱硫器和所述重整器之间安装有第一止回阀。

4.根据权利要求1所述的低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，其特征在于：所述重整器的出气管连通大气环境且所述重整器的出气管上设有第二阀门。

5.根据权利要求1所述的低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，其特征在于：流量调节管道的一端连接所述空气换热器和所述蒸汽发生器之间的管道上，所述流量调节管道的另一端连接所述蒸汽发生器出气口。

6.根据权利要求1所述的低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，其特征在于：所述阴极空气供给单元包括依次连通的风机、第三电磁阀、流量计和所述空气换热器，所述空气换热器连通所述燃烧尾气排放单元，所述阴极空气供给单元的管线上安装有热电偶和第二压力传感器。

7.根据权利要求1所述的低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，其特征在于：所述蒸汽发生器出气口连通所述阳极气体供给单元且两者之间安装有第二止回阀。

8.根据权利要求1所述的低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统，其特征在于：所述汽水分离器和所述冷凝水泵之间设有补水排污阀门和第二电磁阀。

9.一种根据权利要求6所述的低功率高温固体氧化物燃料电池电堆测试系统的工作方式，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：对天然气流经的管路用氮气吹扫置换；

步骤二：对天然气流经的管路用天然气进行置换；

步骤三：利用空气对所述燃烧器及所述燃烧尾气排放单元的管道进行吹扫；

步骤四：使风机持续运行，并启动所述燃烧器，所述燃烧器加热升温，天然气和空气在所述燃烧器中燃烧生成高温烟气并从所述燃烧器的所述第一出气口和所述第二出气口流出；

步骤五：当所述重整器内部催化剂温度达到设定温度值时，启动所述蒸汽发生器和所述蠕动泵；

步骤六：继续升温至所述重整器内部催化剂温度达到活性反应温度、所述电堆的出口温度达到电化学反应所需的温度；

步骤七：所述电堆发电运行并启动电子负载进行测试，同时设置目标电流以及电流上升速率；

步骤八：测试系统完成测试后对所述电堆进行降载；

步骤九：降载完成后，通过调整所述电堆阴极的空气流量、天然气的流量来实现系统降温，当重整催化剂的温度下降到一定温度范围，停止天然气和水蒸汽供应，通入氮气降温，直至重整催化剂和所述电堆降至常温；

步骤十：当系统降到常温状态时，切断氮气供应和空气供应，关闭电源，即使系统停机。