CN216980631U - 一种可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，包括气罐和湿气支路，气罐的出口上依次连接有干气支路、湿度传感器、第一温度传感器、第三管道加热器和第一主路控制阀，第一主路控制阀设置有气体冷却系统，干气支路包括干气控制阀、气体加热器和第一管道加热器，第三管道加热器和第一主路控制阀之间并联有电堆氢气支路、电堆空气支路和电堆水路支路；湿气支路的两端并联在干气支路的两端，湿气支路包括增湿控制阀、增湿器和第二管道加热器，可对电堆进行吹扫、増湿和实现燃气电池电堆气密性检测。

Description

一种可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备

技术领域

本实用新型属于检测设备技术领域，更具体而言，涉及一种可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备。

背景技术

随着燃料电池的发展，其安全性及性能越来越受到大家的关注。气密性不好的燃料电池电堆在运行中，气体的泄漏不仅会降低燃料的利用率，影响电池的性能及存在重大的电池安全隐患。同时电堆内部的气体交叉泄漏，会导致电堆可能产生混合电位、影响电堆性能及其耐久性。因此，燃料电池组装完成运行前和运行一段时间后，都需要进行气密性检测。

在现有的设备测试，基本使用常温进气，使用干燥的惰性气体进行测试。对于燃料电池膜电极，由于PEM/CCM 的结构受湿度、温度变化而变化，同时会影响电堆气密性检测结果。因此，开发一个可以控制电堆温度以及进气相对湿度，进行电堆气密性测试，对电堆性能的研究，具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，包括：

气罐，所述气罐的出口上依次连接有干气支路、湿度传感器、第一温度传感器、第三管道加热器和第一主路控制阀，所述第一主路控制阀设置有气体冷却系统，所述干气支路包括依次安装的干气控制阀、气体加热器和第一管道加热器，第三管道加热器和第一主路控制阀之间并联有电堆氢气支路、电堆空气支路和电堆水路支路，所述电堆氢气支路的两端设有氢气进口控制阀和氢气出口控制阀，电堆空气支路的两端设有空气进口控制阀和空气出口控制阀，所述电堆水路支路的两端设有水路进口控制阀和水路出口控制阀；

湿气支路，所述湿气支路的两端并联在干气支路的两端，所述湿气支路包括依次安装的增湿控制阀、增湿器和第二管道加热器。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述水路进口控制阀和水路出口控制阀之间并联有水路冷却系统，所述水路冷却系统包括冷却水机组，所述冷却水机组的两端分别设置有冷却水进口控制阀和冷却水出口控制阀，冷却水进口控制阀和冷却水机组之间设有第四温度传感器，所述冷却水出口控制阀外设有冷却水排放控制阀。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述气罐和干气支路之间设置有第二主路控制阀，所述第二主路控制阀的两端并联有电堆进口测量回路，所述电堆进口测量回路包括进口测量控制阀和第一质量流量计，所述第一主路控制阀的两端并联有电堆出口测量回路，所述电堆出口测量回路包括依次设置的第一气体干燥器、第四压力传感器和第二质量流量计，所述第一气体干燥器的两端并联有第二气体干燥器。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述气体冷却系统包括气体冷却器和气水分离器，气体冷却器的入口处和出口处分别设置有第二温度传感器和第三温度传感器。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述气罐的出口依次设置有第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀的出口设有第一压力表，所述第二减压阀的出口设有第二压力表。

本实用新型的一个特定的实施例中，所述气罐和第一减压阀之间设有第一压力传感器，所述干气支路的入口处设有第二压力传感器，所述第三管道加热器的入口处设有第三压力传感器。

本实用新型上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本实用新型可以通过开启干气支路，对电堆氢气、电堆空气和电堆水路进行同时吹扫，也可以对电堆氢气、电堆空气和电堆水路进行单独吹扫；本实用新型还可以通过开启湿气支路，单独或同时进行电堆氢气、电堆空气的增湿。本实用新型还通过设置湿度传感器、温度传感器和压力传感器进行湿度、温度和压力的控制及监测。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同方案。

参照图1所示，一种可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，包括气罐10和湿气支路，所述气罐10的出口上依次连接有干气支路、湿度传感器26、第一温度传感器28、第三管道加热器29和第一主路控制阀46，所述第一主路控制阀46设置有气体冷却系统，所述干气支路包括依次安装的干气控制阀20、气体加热器21和第一管道加热器22，第三管道加热器29和第一主路控制阀46之间并联有电堆氢气支路、电堆空气支路和电堆水路支路，所述电堆氢气支路的两端设有氢气进口控制阀30和氢气出口控制阀31，电堆空气支路的两端设有空气进口控制阀32和空气出口控制阀33，所述电堆水路支路的两端设有水路进口控制阀34和水路出口控制阀35；所述湿气支路的两端并联在干气支路的两端，所述湿气支路包括依次安装的增湿控制阀23、增湿器24和第二管道加热器25。本实用新型可以通过开启干气支路，对电堆氢气、电堆空气和电堆水路进行同时吹扫，也可以对电堆氢气、电堆空气和电堆水路进行单独吹扫；本实用新型还可以通过开启湿气支路，单独或同时进行电堆氢气、电堆空气的增湿。本实用新型还通过设置湿度传感器26、温度传感器和压力传感器进行湿度、温度和压力的控制及监测，

本实用新型的一个实施例中，所述水路进口控制阀34和水路出口控制阀35之间并联有水路冷却系统，所述水路冷却系统包括冷却水机组37，所述冷却水机组37的两端分别设置有冷却水进口控制阀36和冷却水出口控制阀38，冷却水进口控制阀36和冷却水机组37之间设有第四温度传感器52，所述冷却水出口控制阀38外设有冷却水排放控制阀39，可以实现电堆温度控制。

本实用新型的一个实施例中，所述气罐10和干气支路之间设置有第二主路控制阀16，所述第二主路控制阀16的两端并联有电堆进口测量回路，所述电堆进口测量回路包括进口测量控制阀17和第一质量流量计18，所述第一主路控制阀46的两端并联有电堆出口测量回路，所述电堆出口测量回路包括依次设置的第一气体干燥器41、第四压力传感器43和第二质量流量计44，所述第一气体干燥器41的两端并联有第二气体干燥器42，方便进行日常维护、更换，确保质量流量计测量的准确性以及使用寿命。具体的，通过一定时间内的第一质量流量计18和第二质量流量计44的数值以及第三压力传感器27和第四压力传感器43的压力差，判断电堆的气密性。电堆出口测量回路的两端设有测量进口控制阀40和测量出口控制阀45。

本实用新型的一个实施例中，所述气体冷却系统包括气体冷却器49和气水分离器50，气体冷却器49的入口处和出口处分别设置有第二温度传感器47和第三温度传感器48，气水分离器50设有气体排放阀51，保证气体排放的稳定性以及减小测试台内部管道水的积累。

本实用新型的一个实施例中，所述气罐10的出口依次设置有第一减压阀12和第二减压阀14，所述第一减压阀12的出口设有第一压力表13，所述第二减压阀14的出口设有第二压力表15，满足不同量程压力的测试需求。

本实用新型的一个实施例中，所述气罐10和第一减压阀12之间设有第一压力传感器11，所述干气支路的入口处设有第二压力传感器19，所述第三管道加热器29的入口处设有第三压力传感器27。

电堆吹扫过程中，第二主路控制阀16打开，湿气控制关闭，干气控制阀20、氢气进口控制阀30、氢气出口控制阀31、空气进口控制阀32、空气出口控制阀33、水路进口控制阀34、水路出口控制阀35和第一主路控制阀46打开，对电堆氢气、电堆空气和电堆水路进行同时吹扫，氢气进口控制阀30、氢气出口控制阀31、空气进口控制阀32、空气出口控制阀33、水路进口控制阀34、水路出口控制阀35可以单独打开，对电堆氢气、电堆空气和电堆水路进行单独吹扫。

电堆増湿，第二主路控制阀16打开，水路进口控制阀34、水路出口控制阀35、干气控制关闭，増湿控制阀、氢气进口控制阀30、氢气出口控制阀31、空气进口控制阀32、空气出口控制阀33和第一主路控制阀46打开，可以对电堆氢气和电堆空气进行増湿。冷却水进口控制阀36和冷却水出口控制阀38，通过冷却水机组37对电堆进行温度控制。

气密性测试过程中，可以通过控制干气控制阀20的开启选用干气或者通过増湿控制阀卡其选用湿气，氢气进口控制阀30、氢气出口控制阀31、空气进口控制阀32、空气出口控制阀33、水路进口控制阀34、水路出口控制阀35、第一主路控制阀46、测量进口控制阀和测量出口控制阀打开，通过一定时间内的第一质量流量计18和第二质量流量计44的数值以及第三压力传感器27和第四压力传感器43的压力差，判断电堆的气密性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，其特征在于，包括：

气罐，所述气罐的出口上依次连接有干气支路、湿度传感器、第一温度传感器、第三管道加热器和第一主路控制阀，所述第一主路控制阀设置有气体冷却系统，所述干气支路包括依次安装的干气控制阀、气体加热器和第一管道加热器，第三管道加热器和第一主路控制阀之间并联有电堆氢气支路、电堆空气支路和电堆水路支路，所述电堆氢气支路的两端设有氢气进口控制阀和氢气出口控制阀，电堆空气支路的两端设有空气进口控制阀和空气出口控制阀，所述电堆水路支路的两端设有水路进口控制阀和水路出口控制阀；

湿气支路，所述湿气支路的两端并联在干气支路的两端，所述湿气支路包括依次安装的增湿控制阀、增湿器和第二管道加热器。

2.根据权利要求1所述的可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，其特征在于，所述水路进口控制阀和水路出口控制阀之间并联有水路冷却系统，所述水路冷却系统包括冷却水机组，所述冷却水机组的两端分别设置有冷却水进口控制阀和冷却水出口控制阀，冷却水进口控制阀和冷却水机组之间设有第四温度传感器，所述冷却水出口控制阀外设有冷却水排放控制阀。

3.根据权利要求2所述的可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，其特征在于，所述气罐和干气支路之间设置有第二主路控制阀，所述第二主路控制阀的两端并联有电堆进口测量回路，所述电堆进口测量回路包括进口测量控制阀和第一质量流量计，所述第一主路控制阀的两端并联有电堆出口测量回路，所述电堆出口测量回路包括依次设置的第一气体干燥器、第四压力传感器和第二质量流量计，所述第一气体干燥器的两端并联有第二气体干燥器。

4.根据权利要求1所述的可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，其特征在于，所述气体冷却系统包括气体冷却器和气水分离器，气体冷却器的入口处和出口处分别设置有第二温度传感器和第三温度传感器。

5.根据权利要求1所述的可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，其特征在于，所述气罐的出口依次设置有第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀的出口设有第一压力表，所述第二减压阀的出口设有第二压力表。

6.根据权利要求5所述的可控制电堆温湿度的燃料电池电堆气密性检测设备，其特征在于，所述气罐和第一减压阀之间设有第一压力传感器，所述干气支路的入口处设有第二压力传感器，所述第三管道加热器的入口处设有第三压力传感器。

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