CN117691153A - 一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法及系统，将电堆冷却路连接外置循环管路，电堆工作前，加热路对循环液体预热，电堆工作中，所述加热路向所述电堆冷却路输送加热的所述循环液体，实时监测所述电堆冷却路进出口温度，判断所述电堆冷却路出口温度是否达到阈值，若否，加热路持续加热，若是，降低加热路的加热功率，并根据电堆产热和电堆冷却路进口的循环液体温度判断是否切换冷却路，若否，加热路持续加热，若是，则通过冷却路对循环液体降温，在原有低温测试台上，采用外置循环管路的方法对低温测试台进行加热和冷却，解决了现有测试台的冷却路不适用高温电堆检测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池检测技术领域，具体涉及一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法及系统。
背景技术
按照使用温度的不同，质子交换膜燃料电池可分为低温和高温质子交换膜燃料电池两种。目前已经广泛商业化运行的PEMFC使用是全氟磺酸(Nafion)基膜作为质子交换膜，这些电池只能在小于90℃的温度下工作，PEMFC系统的需要复杂的水热管理的附件，降低了整个系统的能源效率。高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)通常工作温度为100-200℃，具有能量效率高、对燃料中空气杂质的耐受性好、水热管理方便等优点，是一种很有前景的能源装置。
目前现有的测试台资源大都是针对低温质子交换膜燃料电池所设计，选用的冷却介质一般都为去离子水，且测试台内部零部件耐受温度都在100℃以内，不满足高温质子交换膜燃料电池测试需求。对于HT-PEMFC的测试需求，一方面要投入大量的研发资金和付出较高的测试台架设备采购费用，另一方面增加了研发周期。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法，包括如下步骤：将电堆冷却路连接外置循环管路，电堆工作前，加热路对循环液体预热，电堆工作中，所述加热路向所述电堆冷却路输送加热的所述循环液体，实时监测所述电堆冷却路进出口温度，判断所述电堆冷却路出口温度是否达到阈值，若否，加热路持续加热，若是，降低加热路的加热功率，并根据电堆产热和电堆冷却路进口的循环液体温度判断是否切换冷却路，若否，加热路持续加热，若是，则通过冷却路对循环液体降温，通过控制所述电堆冷却路进口的循环液体温度来控制电堆的温度。
一种使用高温质子交换膜燃料电池测试方法的系统，外接电堆的冷却路，包括加热路和冷却路，所述加热路和所述冷却路通过三通阀切换。
优选的：所述冷却路包括散热器，散热器的进口连接三通阀的一个出口。
优选的：所述加热路包括加热器，加热器的进口连接三通阀的另一个出口。
优选的：所述三通阀的进口连接电堆冷却路的出口。
优选的：所述散热器的出口和加热器的出口均连接水泵的进口。
优选的：所述水泵的出口连接电堆冷却路的进口。
优选的：所述电堆的冷却路出口处安装有电堆出口温度传感器和电堆压力传感器。
优选的：所述电堆的冷却路进口处安装有电堆进口温度传感器和电堆入口压力传感器。
优选的：所述散热器和加热器还并联储液箱体，所述储液箱体的进口连接电堆冷却路的出口，所述储液箱体的出口连接水泵的进口。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明中，在原有低温测试台上，采用外置循环管路的方法对低温测试台进行加热和冷却，解决了现有测试台的冷却路不适用高温电堆检测的问题，缩短研发周期，并且不会增加高额的设备采购费用和减少场地占用。
2、本发明中，能实时监控电堆进出口温度，控制三通阀3随时对电堆进行加热和散热，能精准控制电堆的温度。
3、本发明中，在电堆开始工作前开启电加热器，缩短了高温电堆的启动时间，进而缩短检测时间。
附图说明
图1是本申请实施例提供的用于高温质子交换膜燃料电池测试系统中电堆冷却路示意图。
图中：1、电堆；2、水泵；3、三通阀；4、散热器；5、加热器；6、储液箱体；7、电堆进口温度传感器；8、电堆入口压力传感器；9、电堆出口温度传感器；10、电堆压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
在本发明中提供一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法，包括如下步骤：将电堆冷却路连接外置循环管路，电堆工作前，加热路对循环液体预热，电堆工作中，所述加热路向所述电堆冷却路输送加热的所述循环液体，实时监测所述电堆冷却路进出口温度，判断所述电堆冷却路出口温度是否达到阈值，若否，加热路持续加热，若是，降低加热路的加热功率，并根据电堆产热和电堆冷却路进口的循环液体温度判断是否切换冷却路，若否，加热路持续加热，若是，则通过冷却路对循环液体降温，通过控制所述电堆冷却路进口的循环液体温度来控制电堆的温度。
在本实施例中，电堆氢气和空气路为低温测试台原有管路，在原有LT-PEMFC的测试台上，采用外置循环管路的方法对HT-PEMFC进行加热和冷却，解决了现有测试台的冷却路不适用HT-PEMFC的问题，其中，HT-PEMFC为高温质子交换膜燃料电池，LT-PEMFC为低温质子交换膜燃料电池。
如图1所示，在本发明中还提供使用高温质子交换膜燃料电池测试方法的系统，外接电堆1的冷却路，包括加热路和冷却路，加热路和冷却路通过三通阀3切换。
具体的，加热路包括加热器5，冷却路包括散热器4，散热器4与加热器5并联，散热器4的进口连接三通阀3的一个出口，加热器5的进口连接三通阀3的另一个出口，三通阀3的进口连接电堆1冷却路的出口，且位于电堆1的冷却路出口处安装有电堆出口温度传感器9和电堆压力传感器10，散热器4的出口和加热器5的出口均连接水泵2的进口，水泵2的出口连接电堆1冷却路的进口，且位于电堆1的冷却路进口处安装有电堆进口温度传感器7和电堆入口压力传感器8。
进一步的，散热器4和加热器5还并联储液箱体6，储液箱体6的进口连接电堆1冷却路的出口，储液箱体6的出口连接水泵2的进口，储液箱体6可随时对循环管路补液和排气。
在本实施例中，系统采用的是外置循环管路，循环液体可选择包括但不限于油类介质或去离子水。
在本实施例中，循环液体流经的管路和各部件的耐受温度为100-200℃。
本发明的工作原理是：
在进行HT-PEMFC电堆测试时，首先开启水泵2，由于其工作温度较高，三通阀3切换至加热路，开启加热器5，将循环液体加热，加热的循环液体在加热路循环，对电堆预热，能缩短电堆的启动时间，加热器5持续工作下，电堆温度持续升高，监控电堆进口温度传感器7的温度，检测到电堆出口温度传感器9的温度达到100℃以上时，降低加热器5的加热功率，并根据电堆产热和电堆冷却路进口适时切换三通阀4，循环液体进入冷却路中的散热器4进行散热，通过监控电堆进出口温度，控制三通阀3随时对电堆进行加热和散热，能精准控制电堆的温度。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (10)
1.一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法，其特征在于，包括如下步骤：将电堆冷却路连接外置循环管路，电堆工作前，加热路对循环液体预热，电堆工作中，所述加热路向所述电堆冷却路输送加热的所述循环液体，实时监测所述电堆冷却路进出口温度，判断所述电堆冷却路出口温度是否达到阈值，若否，加热路持续加热，若是，降低加热路的加热功率，并根据电堆产热和电堆冷却路进口的循环液体温度判断是否切换冷却路，若否，加热路持续加热，若是，则通过冷却路对循环液体降温，通过控制所述电堆冷却路进口的循环液体温度来控制电堆的温度。
2.根据权利要求1所述的一种使用高温质子交换膜燃料电池测试方法的系统，外接电堆(1)的冷却路，其特征在于，包括加热路和冷却路，所述加热路和所述冷却路通过三通阀(3)切换。
3.根据权利要求2所述的一种用于高温质子交换膜燃料电池测试系统，其特征在于，所述冷却路包括散热器(4)，散热器(4)的进口连接三通阀(3)的一个出口。
4.根据权利要求3所述的一种用于高温质子交换膜燃料电池测试系统，其特征在于，所述加热路包括加热器(5)，加热器(5)的进口连接三通阀(3)的另一个出口。
5.根据权利要求2所述的一种用于高温质子交换膜燃料电池测试系统，其特征在于，所述三通阀(3)的进口连接电堆(1)冷却路的出口。
6.根据权利要求4所述的一种用于高温质子交换膜燃料电池测试系统，其特征在于，所述散热器(4)的出口和加热器(5)的出口均连接水泵(2)的进口。
7.根据权利要求6所述的一种用于高温质子交换膜燃料电池测试系统，其特征在于，所述水泵(2)的出口连接电堆(1)冷却路的进口。
8.根据权利要求2所述的一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法及系统，其特征在于，所述电堆(1)的冷却路出口处安装有电堆出口温度传感器(9)和电堆压力传感器(10)。
9.根据权利要求2所述的一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法及系统，其特征在于，所述电堆(1)的冷却路进口处安装有电堆进口温度传感器(7)和电堆入口压力传感器(8)。
10.根据权利要求6所述的一种用于高温质子交换膜燃料电池测试方法及系统，其特征在于，所述散热器(4)和加热器(5)还并联储液箱体(6)，所述储液箱体(6)的进口连接电堆(1)冷却路的出口，所述储液箱体(6)的出口连接水泵(2)的进口。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117936839A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 武汉海亿新能源科技有限公司 | 一种燃料电池多路循环冷却装置及其控制方法 |
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2023
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