CN212874556U - 一种测试燃料电池的供空气控制系统 - Google Patents

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赵伟
武雷雷
徐学敏
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

本实用新型公开了一种测试燃料电池的供空气控制系统，包括进气管路和出气管路，进气管路两端接空气气源和燃料电池空气入口，沿气路进气管路依次设第一过滤器、减压阀、第一、第二、第四和第五气动角座阀；进气管路上还设有与第四气动角座阀两端并联的第一支路，沿气路，第一支路上设有第三气动角座阀和增湿器；出气管路两端接燃料电池空气出口和空气排放口，沿气路，出气管路上依次设第二过滤器、气水分离器和背压阀；第二气动角座阀并联连接有质量流量控制器；背压阀并联连接有电磁阀；燃料电池空气入口前端进气管路上设第二温度传感器和第三压力传感器；燃料电池空气出口后端的出气管路上设第三温度传感器和第四压力传感器。

Description

一种测试燃料电池的供空气控制系统
技术领域
本实用新型涉及燃料电池测试技术领域，具体涉及一种测试燃料电池的供空气控制系统结构。
背景技术
越来越多的国家将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，进一步，企业也加大了燃料电池技术的研究与开发力度，随着许多重要成果的不断得出，燃料电池取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上也成为了可能。相应的，相关的电池检测技术也需要与时俱进，以快速适应市场的需求。
现有的燃料电池测试技术中，由于供空气装置仅对空气的供气量作出控制，因而无法模拟出实际测试时需要的测试环境，进一步影响相关的检测效果。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种可以有效提升燃料电池测试时的供空气稳定性的测试燃料电池的供空气控制系统，进一步可以精准控制空气的进气量、排气量、流量计量比、进堆温度、露点温度、尾排周期等。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种测试燃料电池的供空气控制系统，包括：
一进气管路，所述进气管路的一端连接空气气源，另一端连接所测试燃料电池的空气入口，沿气流方向，所述进气管路上依次设有用于消除空气中杂质的第一过滤器、减压阀、第一气动角座阀、第二气动角座阀、第四气动角座阀和第五气动角座阀；其中，所述进气管路上还设有一第一支路，所述第一支路与所述第四气动角座阀的两端并联连接，沿气流方向，所述第一支路上设有第三气动角座阀和增湿器；和一出气管路，所述出气管路的一端连接所测试燃料电池的空气出口，另一端连接空气排放口，沿气流方向，所述出气管路上依次设有第二过滤器、气水分离器和背压阀；
其中，所述第二气动角座阀并联连接有质量流量控制器；所述背压阀并联连接有电磁阀；所测试燃料电池的空气入口前端的进气管路上设置有第二温度传感器和第三压力传感器；所测试燃料电池的空气出口后端的出气管路上设置有第三温度传感器和第四压力传感器。
作为本技术方案的进一步改进，自所述第五气动角座阀的进气端前端至所测试燃料电池的空气入口前端的管路上均匀包裹有加热带。
也作为本技术方案的进一步改进，所述质量流量控制器为相互并联设置的第一质量流量控制器和第二质量流量控制器。
也作为本技术方案的进一步改进，所述电磁阀为相互并联设置的第一电磁阀和第二电磁阀。
还作为本技术方案的进一步改进，所述气水分离器还连接有排水管路，所述排水管路上设置有自动排水阀。
同样作为本技术方案的进一步改进，所述空气气源和所述第一过滤器间还设置有第一压力传感器。
同样的，所述减压阀和所述第一气动角座阀间设置有第二压力传感器。
同样的，所述第三气动角座阀和所述增湿器间设置有第一温度传感器。
作为本实用新型的优选实施例之一，所述第二温度传感器设于所述第五气动角座阀和所测试燃料电池的空气入口间，所述第二温度传感器和所述第五气动角座阀间设置有第二压力表；所述第一压力传感器和所述第一过滤器间设置有第一压力表。
也作为本实用新型的优选实施例，所述增湿器为膜增湿器。
采用上述技术方案的测试燃料电池的供空气控制系统，具有如下有益效果：
1、可有效实现燃料电池测试时的供空气稳定性。
2、本实用新型的供空气控制系统通过多组管路并联，可有效调整供气范围。
3、本供空气控制系统中的膜增湿器可有效增强燃料电池测试的供空气模拟需求。
附图说明
图1为本实用新型供空气控制系统的连接结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行进一步的详细说明。
随着燃料电池汽车产业化的发展，为了保证燃料电池的生产能力、性能及寿命，对燃料电池关键零部件检测显得日益重要。
本实用新型通过特别的结构，对供空气的温度、湿度、压力、流量均作出控制和检测，更能模拟出实际测试时需要的测试环境。对空气温度控制采取的管外加热带实现供入空气的温度适应性调节，对空气湿度的控制采取的是膜温增湿器来实现供入空气的湿度适应性调节。
本实用新型提供的一种测试燃料电池的供空气控制系统，由过滤器、减压阀、气动角座阀、质量流量计、压力传感器、温度传感器、增湿器、背压阀、电磁阀、气水分离器等组成；具体来说，一个进气管路一端连接空气气源，另一端连接所测试燃料电池的空气入口，沿气流方向，进气管路上依次设置有压力传感器
Figure BDA0002526486320000041
1、压力表
Figure BDA0002526486320000042
表1、过滤器1、减压阀1、压力传感器
Figure BDA0002526486320000043
2、气动角座阀1、气动角座阀2、气动角座阀3、温度传感器
Figure BDA0002526486320000044
1、增湿器、气动角座阀5、压力表
Figure BDA0002526486320000045
表2、温度传感器
Figure BDA0002526486320000046
2、压力传感器
Figure BDA0002526486320000047
3；其中，相互并联布置的质量流量控制器1和质量流量控制器2并联在所述气动角座阀2的两端。气动角座阀4的左侧端连接气动角座阀3的左侧端，气动角座阀4的右侧端连接增湿器的右侧端。
并且，如图所示，在增湿器和所测试燃料电池的空气入口间的管路上还设置了用于加热管路以实现内部气体加热的加热带，加热带包裹在管路上(其中，图中只是示意了两段，实际上示意的两段加热带之间的管路上都均布有所述加热带)。
另一方面，所测试燃料电池的空气出口，连接一路出气管路，沿气流方向，管路上依次设置有温度传感器
Figure BDA0002526486320000048
3、压力传感器
Figure BDA0002526486320000049
4、过滤器2、气水分离器、背压阀，背压阀与电磁阀1和电磁阀2相互并联布置，气水分离器连接排水端，在排水管路上设置有自动排水阀。
根据控制功能情况可以划分成供空气化学计量比控制、供空气背压控制、供空气进堆/露点温度控制共三路；空气输入管道进入进气管路后，通过过滤器1后消除空气中的杂质，通过各处设置的压力传感器实时监控管道输入压力，在减压阀1的作用下精确控制空气管路压力。
其中，第一路管路为供空气化学计量比控制管路，由空气进气侧控制管路与燃料电池(即图中的空气入口)连接，再与出气侧管路(即图中的空气出口)连接，在系统内完成前后压力和温度的比值来完成整个控制。整套控制系统中的温度T2(由温度传感器
Figure BDA0002526486320000051
2测得)、压力P3(由压力传感器
Figure BDA0002526486320000052
3测得)与温度T3(由温度传感器
Figure BDA0002526486320000053
3测得)、压力P4(由压力传感器
Figure BDA0002526486320000054
4测得)之间存在一种比值关系，在一定的计算公式下得到供空气的化学计量比，比值关系通过调节温度T2、压力P3、压力P4的数值来实现。第一路通过质量流量计实时监控管路的流量，通过增湿器对空气进行加湿处理，然后流进燃料电池内。
第二路管路为供空气背压控制管路，可以根据需要加大空气的输入量；由自动背压阀、减压阀1和各压力传感器组成，达到控制反应空气压力的目的。空气先经过前处理系统中的减压阀1降低到一定范围，再通过背压阀与压力传感器来实现供空气前、后的压力控制。燃料电池空气进气侧的压力P3通过气动角座阀1、气动角座阀2、气动角座阀4、气动角座阀5来控制，在供空气压力不足时，开启供气管路中的质量流量控制器2或者质量流量控制器1，由质量流量控制器完成进气量的大小；燃料电池空气排气侧的压力P4通过气背压阀来控制，同时可根据需要开启电磁阀1、电磁阀2来改变管路背压。
第三路管路为供空气进堆/露点温度控制管路，可直接将空气快速输入燃料电池内。主要通过膜增湿器(及图中的增湿器)加湿模式来实现供空气的增湿，燃料电池空气进气侧的温度T2通过气动角座阀3、膜增湿器、加热带来进行控制，燃料电池空气排气侧的温度T3则是通过燃料电池反应后的温度检测，通过控制增湿水温来控制空气出增湿器的露点温度来实现湿度的控制。

Claims (10)

1.一种测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，包括：
一进气管路，所述进气管路的一端连接空气气源，另一端连接所测试燃料电池的空气入口，沿气流方向，所述进气管路上依次设有用于消除空气中杂质的第一过滤器、减压阀、第一气动角座阀、第二气动角座阀、第四气动角座阀和第五气动角座阀；其中，所述进气管路上还设有一第一支路，所述第一支路与所述第四气动角座阀的两端并联连接，沿气流方向，所述第一支路上设有第三气动角座阀和增湿器；和一出气管路，所述出气管路的一端连接所测试燃料电池的空气出口，另一端连接空气排放口，沿气流方向，所述出气管路上依次设有第二过滤器、气水分离器和背压阀；
其中，所述第二气动角座阀并联连接有质量流量控制器；所述背压阀并联连接有电磁阀；所测试燃料电池的空气入口前端的进气管路上设置有第二温度传感器和第三压力传感器；所测试燃料电池的空气出口后端的出气管路上设置有第三温度传感器和第四压力传感器。
2.根据权利要求1所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，自所述第五气动角座阀的进气端前端至所测试燃料电池的空气入口前端的管路上均匀包裹有加热带。
3.根据权利要求1所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，所述质量流量控制器为相互并联设置的第一质量流量控制器和第二质量流量控制器。
4.根据权利要求1所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，所述电磁阀为相互并联设置的第一电磁阀和第二电磁阀。
5.根据权利要求1所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，所述气水分离器还连接有排水管路，所述排水管路上设置有自动排水阀。
6.根据权利要求1所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，所述空气气源和所述第一过滤器间还设置有第一压力传感器。
7.根据权利要求1所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，所述减压阀和所述第一气动角座阀间设置有第二压力传感器。
8.根据权利要求1所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，所述第三气动角座阀和所述增湿器间设置有第一温度传感器。
9.根据权利要求6所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，所述第二温度传感器设于所述第五气动角座阀和所测试燃料电池的空气入口间，所述第二温度传感器和所述第五气动角座阀间设置有第二压力表；所述第一压力传感器和所述第一过滤器间设置有第一压力表。
10.根据权利要求1所述的测试燃料电池的供空气控制系统，其特征在于，所述增湿器为膜增湿器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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