CN207663032U - 一种燃料电池故障诊断实验平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃料电池故障诊断实验平台，包括氢气调节机构、空气调节机构、温度调节机构、燃料电池电堆、电子负载、电压检测器和管理控制器，在所述燃料电池电堆中每个单电池上均设置有电压检测器，所述各电压检测器和电子负载均连接至管理控制器。本实用新型能够进行燃料电池的故障诊断的实验测试，组装方便、测试便捷；尤其是能够有效测试低阴极化学计量比和空气进堆温度不良两种故障在燃料电池实际运行中的故障诊断。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池故障诊断实验平台。
背景技术
对于燃料电池系统，通过有效的诊断，可以实现早期故障报警，从而避免更严重的故障。基于诊断结果，可以调节操作条件以使燃料电池高效且安全地操作。
阴极化学计量比在燃料电池系统的健康管理中起着重要作用，它影响氧的可用性以及膜的湿度。低阴极化学计量比可能导致燃料电池更快速和严重的退化。空气进堆温度与堆温度及湿度有一定的关系，空气进堆温度不良可能导致电堆内反应气体湿度改变，并可能进一步引入膜干燥或水淹现象。通过以上分析，低阴极化学计量比和空气进堆温度不良两种故障在燃料电池实际运行中很容易发生，并且若不及时处理会对电堆造成更严重的影响。
现有的燃料电池故障诊断平台无法有效诊断上述两种故障，并且需要对燃料电池内部进行入侵处理，并且测试过程复杂繁琐。
实用新型内容
为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种燃料电池故障诊断实验平台，能够进行燃料电池的故障诊断的实验测试，组装方便、测试便捷；尤其是能够有效测试低阴极化学计量比和空气进堆温度不良两种故障在燃料电池实际运行中的故障诊断。
为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种燃料电池故障诊断实验平台，包括氢气调节机构、空气调节机构、温度调节机构、燃料电池电堆、电子负载、电压检测器和管理控制器，所述氢气调节机构连接至燃料电池电堆的氢气端，所以空气调节机构连接至燃料电池电堆的空气端，所述温度调节机构设置在燃料电池电堆上，所述电子负载连接在燃料电池电堆的供电端，所述管理控制器分别连接至氢气调节机构、空气调节机构和温度调节机构的控制端，在所述燃料电池电堆的每个单电池上均设置有电压检测器，所述各电压检测器和电子负载均连接至管理控制器。
进一步的是，所述氢气调节机构包括氢气罐、氢气流量计、加湿器Ⅰ、背压阀Ⅰ、气流阀和氢气连接口，所述氢气罐和加湿器Ⅰ依次通过氢气管路连接至氢气连接口，所述氢气连接口连接至燃料电池电堆的氢气入口，所述背压阀Ⅰ设置在燃料电池电堆的氢气出口处，所述氢气流量计设置在氢气罐和加湿器Ⅰ之间的氢气管路上，所述气流阀设置在加湿器Ⅰ至氢气连接口的氢气管路上。氢气调节机构能够有效采集和调节氢气流量和压力等参数，进行氢气湿度调节，从而调节低阴极化学计量比不良故障，模拟实验故障状态；并且便于电堆更换。氢气连接口可采用螺口连接。
进一步的是，所述空气调节机构包括空压机、空气流量计、加湿器Ⅱ、背压阀Ⅱ和空气连接口，所述空压机和加湿器Ⅱ依次通过空气管路连接至空气连接口，所述空气连接口连接至燃料电池电堆的空气入口，所述背压阀Ⅱ设置在燃料电池的空气出口处，所述空气流量计设置在空压机和加湿器Ⅱ之间的空气管路上。空气调节机构能够有效采集和调节氢气流量和压力等参数，进行空气湿度调节，从而调节空气进堆温度不良故障，模拟实验故障状态；并且便于电堆更换。空气连接口可采用螺口连接。
进一步的是，所述温度调节机构包括冷却水回路管、温度测量器和制冷装置，所述冷却水回路管连接至燃料电池的冷却水出入口上，所述温度测量器设置在冷却水回路管的入口处，所述制冷装置设置在冷却水回路管中段；冷却水出口处的温度作为燃料电池电堆温度值，温度调节机构实现电堆温度调整。
进一步的是，所述氢气流量计和空气流量计为质量流量计。
进一步的是，在所述管理控制器上连接有显示器和控制键盘，便于观测和操作。
采用本技术方案的有益效果：
本实用新型通过观测燃料电池单体电压的变化，实现非侵入式的燃料电池故障诊断，对燃料电池的类型及使用环境条件无特殊要求，同时不会对燃料电池自身极其运行过程造成干扰或损伤；
本实用新型组装方便且测试便捷，适用性能好；
本实用新型尤其是能够有效测试低阴极化学计量比和空气进堆温度不良两种故障在燃料电池实际运行中的故障诊断。
附图说明
图1为本实用新型的一种燃料电池故障诊断实验平台的结构示意图；
其中，1是燃料电池电堆，2是电子负载，3是管理控制器，4是氢气罐，5是氢气流量计，6是加湿器Ⅰ，7是背压阀Ⅰ，8是气流阀，9是氢气连接口，10是空压机，11是空气流量计，12是加湿器Ⅱ，13是背压阀Ⅱ，14是空气连接口，15是温度测量器，16是制冷装置。
具体实施方式
为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
在本实施例中，参见图1所示，一种燃料电池故障诊断实验平台，包括氢气调节机构、空气调节机构、温度调节机构、燃料电池电堆1、电子负载2、电压检测器和管理控制器3，所述氢气调节机构连接至燃料电池电堆1的氢气端，所以空气调节机构连接至燃料电池电堆1的空气端，所述温度调节机构设置在燃料电池电堆1上，所述电子负载2连接在燃料电池电堆1的供电端，所述管理控制器3分别连接至氢气调节机构、空气调节机构和温度调节机构的控制端，在所述燃料电池电堆1的每个单电池上均设置有电压检测器，所述各电压检测器和电子负载2均连接至管理控制器3。
其中，所述氢气调节机构包括氢气罐4、氢气流量计5、加湿器Ⅰ6、背压阀Ⅰ7、气流阀8和氢气连接口9，所述氢气罐4和加湿器Ⅰ6依次通过氢气管路连接至氢气连接口9，所述氢气连接口9连接至燃料电池电堆1的氢气入口，所述背压阀Ⅰ7设置在燃料电池电堆1的氢气出口处，所述氢气流量计5设置在氢气罐4和加湿器Ⅰ6之间的氢气管路上，所述气流阀8设置在加湿器Ⅰ6至氢气连接口9的氢气管路上。氢气调节机构能够有效采集和调节氢气流量和压力等参数，进行氢气湿度调节，从而调节低阴极化学计量比不良故障，模拟实验故障状态；并且便于电堆更换。
所述空气调节机构包括空压机10、空气流量计11、加湿器Ⅱ12、背压阀Ⅱ13和空气连接口14，所述空压机10和加湿器Ⅱ12依次通过空气管路连接至空气连接口14，所述空气连接口14连接至燃料电池电堆1的空气入口，所述背压阀Ⅱ13设置在燃料电池的空气出口处，所述空气流量计11设置在空压机10和加湿器Ⅱ12之间的空气管路上。空气调节机构能够有效采集和调节氢气流量和压力等参数，进行空气湿度调节，从而调节空气进堆温度不良故障，模拟实验故障状态；并且便于电堆更换。
所述温度调节机构包括冷却水回路管、温度测量器15和制冷装置16，所述冷却水回路管连接至燃料电池的冷却水出入口上，所述温度测量器15设置在冷却水回路管的入口处，所述制冷装置16设置在冷却水回路管中段；冷却水出口处的温度作为燃料电池电堆1温度值，温度调节机构实现电堆温度调整。
作为上述实施例的优化方案，所述氢气流量计5和空气流量计11为质量流量计。
作为上述实施例的优化方案，在所述管理控制器3上连接有显示器和控制键盘，便于观测和操作。
为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：
将需要进行故障诊断实验的燃料电池电堆1放在实验平台中，并连接好各个接口；
通过氢气调节机构能够有效采集和调节氢气流量和压力等参数，进行氢气湿度调节，从而调节低阴极化学计量比不良故障，模拟实验故障状态；通过空气调节机构能够有效采集和调节氢气流量和压力等参数，进行空气湿度调节，从而调节空气进堆温度不良故障，模拟实验故障状态；通过温度调节机构实现电堆温度调整；
通过测量燃料电池电堆1各单片电压数据送入管理控制器3，进行故障诊断测试，进行故障诊断实验分析。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种燃料电池故障诊断实验平台，其特征在于，包括氢气调节机构、空气调节机构、温度调节机构、燃料电池电堆(1)、电子负载(2)、电压检测器和管理控制器(3)，所述氢气调节机构连接至燃料电池电堆(1)的氢气端，所以空气调节机构连接至燃料电池电堆(1)的空气端，所述温度调节机构设置在燃料电池电堆(1)上，所述电子负载(2)连接在燃料电池电堆(1)的供电端，所述管理控制器(3)分别连接至氢气调节机构、空气调节机构和温度调节机构的控制端，在所述燃料电池电堆(1)的每个单电池上均设置有电压检测器，所述各电压检测器和电子负载(2)均连接至管理控制器(3)。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池故障诊断实验平台，其特征在于，所述氢气调节机构包括氢气罐(4)、氢气流量计(5)、加湿器Ⅰ(6)、背压阀Ⅰ(7)、气流阀(8)和氢气连接口(9)，所述氢气罐(4)和加湿器Ⅰ(6)依次通过氢气管路连接至氢气连接口(9)，所述氢气连接口(9)连接至燃料电池电堆(1)的氢气入口，所述背压阀Ⅰ(7)设置在燃料电池电堆(1)的氢气出口处，所述氢气流量计(5)设置在氢气罐(4)和加湿器Ⅰ(6)之间的氢气管路上，所述气流阀(8)设置在加湿器Ⅰ(6)至氢气连接口(9)的氢气管路上。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池故障诊断实验平台，其特征在于，所述空气调节机构包括空压机(10)、空气流量计(11)、加湿器Ⅱ(12)、背压阀Ⅱ(13)和空气连接口(14)，所述空压机(10)和加湿器Ⅱ(12)依次通过空气管路连接至空气连接口(14)，所述空气连接口(14)连接至燃料电池电堆(1)的空气入口，所述背压阀Ⅱ(13)设置在燃料电池的空气出口处，所述空气流量计(11)设置在空压机(10)和加湿器Ⅱ(12)之间的空气管路上。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池故障诊断实验平台，其特征在于，所述温度调节机构包括冷却水回路管、温度测量器(15)和制冷装置(16)，所述冷却水回路管连接至燃料电池的冷却水出入口上，所述温度测量器(15)设置在冷却水回路管的入口处，所述制冷装置(16)设置在冷却水回路管中段。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池故障诊断实验平台，其特征在于，所述氢气流量计(5)和空气流量计(11)为质量流量计。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池故障诊断实验平台，其特征在于，在所述管理控制器(3)上连接有显示器和控制键盘。
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| CN201820042930.7U CN207663032U (zh) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | 一种燃料电池故障诊断实验平台 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110556553A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-10 | 武汉中极氢能产业创新中心有限公司 | 一种安全控制方法、燃料电池测试装置和存储介质 |
| CN113067019A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-02 | 永安行科技股份有限公司 | 一种燃料电池电堆故障诊断方法及系统 |
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2018
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| CN110556553B (zh) * | 2019-08-29 | 2021-10-15 | 武汉中极氢能产业创新中心有限公司 | 一种安全控制方法、燃料电池测试装置和存储介质 |
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