CN221007812U - 一种燃料电池系统耐久试验台架 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池试验技术领域，公开了一种燃料电池系统耐久试验台架，包括试验台架，所述试验台架的一侧安装有燃料电池模块，所述试验台架的一侧设有辅助试验达到需求氢气压力和二十四小时不间断氢气供给的氢气供给模块，所述试验台架的一侧设有满足燃料电池模块对不同电压电源需求和负载需求的电力供给模块，所述试验台架的一侧设有对氢气压力、氢气使用量、环境氢气浓度监测、记录、和报警的数据采集与警报模块；通过设置氢气供给模块、电力供给模块、数据采集与警报模块和冷却水供给模块，达到了降低试验成本，每个模块可以单独进行拆卸组装，让试验台架的可移植性增强。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池试验技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统耐久试验台架。
背景技术
质子交换膜燃料电池系统作为氢能的能源转换发电设备，其具有工作温度低、噪音低、启动迅速、能量转化效率高、无污染物排出、补充能量时间短等优点，成为近年来的研究热点之一。燃料电池系统的寿命和可靠性问题是燃料电池商业需要解决的首要问题。目前，对于燃料电池耐久性试验的国家统一尚未推出，但各燃料电池系统生产企业为了验证其寿命，均会对燃料电池系统进行耐久性测试。
在公告号为CN215263914U的中国实用新型专利中公开了一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统，上述现有技术，让该氢燃料电池系统耐久性试验控制台及控制方法，具有节能，控制简单，操作方便，适用性广等优点，但是耐久性试验台需要的设备较多较大，不仅占地较多，将多个设备组合在一起也极为麻烦，可移植性较低，所以需要一个组装简单可移植性高的燃料电池系统耐久试验台架。
实用新型内容
为解决耐久性试验台需要的设备较多较大，不仅占地较多，将多个设备组合在一起也极为麻烦，可移植性较低的技术问题，本实用新型提供一种燃料电池系统耐久试验台架。
本实用新型采用以下技术方案实现：一种燃料电池系统耐久试验台架，包括试验台架，所述试验台架的一侧安装有燃料电池模块，所述试验台架的一侧设有辅助试验达到需求氢气压力和二十四小时不间断氢气供给的氢气供给模块，所述试验台架的一侧设有满足燃料电池模块对不同电压电源需求和负载需求的电力供给模块，所述试验台架的一侧设有对氢气压力、氢气使用量、环境氢气浓度监测、记录、和报警的数据采集与警报模块，所述试验台架的一侧设有对燃料电池模块进行辅助冷却的冷却水供给模块。
通过上述技术方案，将多个试验需要的模块组合在一起形成一个可移植性强的试验台架。
作为上述方案的进一步改进，所述氢气供给模块包括氢气槽车、安装在氢气槽车排气口上的供气管道、安装在供气管道上的第一压力传感器、与供气管道相连通的汇流排、与汇流排相连通的备用氢气源、设置在汇流排一侧并安装在供气管道上的二级减压阀、安装在二级减压阀一侧用于监控供气管道内部氢气流量的氢气流量计、安装在供气管道上的第二压力传感器、安装在供气管道上用于在进气端对氢气进行切断的气源手阀、安装在供气管道上用于排空氢气槽车到燃料电池模块进气口整个供气管道内部氢气的氢气排空阀门和两个与供气管道连通的氢气排空管道。
通过上述技术方案，整个氢气供给模块在可以实现试验需求压力氢气的供给之外，还可以实现二十四小时不间断供气，可以使得在耐久试验中实现不间断供气。
作为上述方案的进一步改进，所述汇流排包括一级减压阀、安装在一级减压阀一侧的氢气供给阀左和安装在一级减压阀另一侧的氢气供给阀右、与氢气供给阀左相连通的氢气排空阀左和与氢气供给阀右相连通的氢气排空阀右。
通过上述技术方案，汇流排会作为气源汇流、调节压力、气体排空的装置保证氢气的纯度。
作为上述方案的进一步改进，所述电力供给模块包括电网、与电网电性连接的防爆配电柜、与防爆配电柜电性连接的可编程式高低压电源和与电网电性连接的馈网式电子负载，所述可编程式高低压电源与馈网式电子负载均与燃料电池模块电性连接。
通过上述技术方案，电力供给模块可以满足燃料电池模块对不同电压电源的需求和负载的需求，同时馈网式负载可以并入实验室局域电网，大幅降低实验室的耗电量，降低试验成本。
作为上述方案的进一步改进，所述数据采集与警报模块包括氢浓度传感器、与第一压力传感器、第二压力传感器、氢气流量计和氢浓度传感器电性连接的模数转换器，所述模数转换器的一侧电性连接有对环境中氢气超标发出警报的安全报警器，所述安全报警器的一侧设有与模数转换器电性连接的氢气余量显示器。
通过上述技术方案，可以完成对氢气压力、氢气使用量、环境氢气浓度的监测、记录、和报警。
作为上述方案的进一步改进，所述冷却水供给模块包括与燃料电池模块相连通的冷水机和设置在冷水机一侧与燃料电池模块相连通的水箱。
通过上述技术方案，可以实现对燃料电池模块辅助冷却，还便于及时对燃料主冷却系统得冷却液进行补充，同时具有冷却系统排气功能。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型通过设置氢气供给模块、电力供给模块、数据采集与警报模块和冷却水供给模块，达到了降低试验成本，每个模块可以单独进行拆卸组装，让试验台架的可移植性增强。
附图说明
图1为本实用新型工作流程示意图；
图2为本实用新型氢气供给模块工作流程示意图；
图3为本实用新型汇流排布置示意图；
图4为本实用新型电力供给模块工作流程示意图；
图5为本实用新型数据采集与警报模块工作流程示意图；
图6为本实用新型冷却水供给模块工作流程示意图。
主要符号说明：
1、燃料电池模块；201、氢气槽车；202、第一压力传感器；203、备用氢气源；204、汇流排；2041、一级减压阀；2042、氢气排空阀左；2043、氢气排空阀右；2044、氢气供给阀左；2045、氢气供给阀右；205、二级减压阀；206、氢气流量计；207、第二压力传感器；208、气源手阀；209、氢气排空阀门；2010、氢气排空管道；301、电网；302、防爆配电柜；303、可编程式高低压电源；304、馈网式电子负载；401、氢浓度传感器；402、模数转换器；403、安全报警器；404、氢气余量显示器；501、冷水机；502、水箱。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请结合图1-图6，本实施例的一种燃料电池系统耐久试验台架，包括试验台架，试验台架的一侧安装有燃料电池模块1，试验台架的一侧设有辅助试验达到需求氢气压力和二十四小时不间断氢气供给的氢气供给模块，试验台架的一侧设有满足燃料电池模块1对不同电压电源需求和负载需求的电力供给模块，试验台架的一侧设有对氢气压力、氢气使用量、环境氢气浓度监测、记录、和报警的数据采集与警报模块，试验台架的一侧设有对燃料电池模块1进行辅助冷却的冷却水供给模块。
结合图2和图3，氢气供给模块包括氢气槽车201、安装在氢气槽车201排气口上的供气管道、安装在供气管道上的第一压力传感器202、与供气管道相连通的汇流排204、与汇流排204相连通的备用氢气源203、设置在汇流排204一侧并安装在供气管道上的二级减压阀205、安装在二级减压阀205一侧用于监控供气管道内部氢气流量的氢气流量计206、安装在供气管道上的第二压力传感器207、安装在供气管道上用于在进气端对氢气进行切断的气源手阀208、安装在供气管道上用于排空氢气槽车201到燃料电池模块1进气口整个供气管道内部氢气的氢气排空阀门209和两个与供气管道连通的氢气排空管道2010，汇流排204包括一级减压阀2041、安装在一级减压阀2041一侧的氢气供给阀左2044和安装在一级减压阀2041另一侧的氢气供给阀右2045、与氢气供给阀左2044相连通的氢气排空阀左2042和与氢气供给阀右2045相连通的氢气排空阀右2043，整个氢气供给模块在可以实现试验需求压力氢气的供给之外，还可以实现二十四小时不间断供气，可以使得在耐久试验中实现不间断供气。
结合图4，电力供给模块包括电网301、与电网301电性连接的防爆配电柜302、与防爆配电柜302电性连接的可编程式高低压电源303和与电网301电性连接的馈网式电子负载304，可编程式高低压电源303与馈网式电子负载304均与燃料电池模块1电性连接，电力供给模块可以满足燃料电池模块1对不同电压电源的需求和负载的需求，同时馈网式电子负载304可以并入实验室局域电网，大幅降低实验室的耗电量，降低试验成本。
结合图5，数据采集与警报模块包括氢浓度传感器401、与第一压力传感器202、第二压力传感器207、氢气流量计206和氢浓度传感器401电性连接的模数转换器402，模数转换器402的一侧电性连接有对环境中氢气超标发出警报的安全报警器403，安全报警器403的一侧设有与模数转换器402电性连接的氢气余量显示器404，可以完成对氢气压力、氢气使用量、环境氢气浓度的监测、记录、和报警。
结合图6，冷却水供给模块包括与燃料电池模块1相连通的冷水机501和设置在冷水机501一侧与燃料电池模块1相连通的水箱502，可以实现对燃料电池模块1辅助冷却，还便于及时对燃料主冷却系统得冷却液进行补充，同时具有冷却系统排气功能。
本申请实施例中一种燃料电池系统耐久试验台架的实施原理为：当进行燃料电池模块1耐久性试验时，氢气槽车201将氢气注入供气管道中，第一压力传感器202采集氢气槽车201出来的氢气的气压，当气压过低时，便于及时更换，氢气通过供气管道进入汇流排204中，作为气源汇流、调节压力、气体排空的装置，其构成主要由两个氢气供给阀，两个氢气排空阀，一个减压阀和气体管路组成，其中为了防止氢气的逆流，阀门均采用单向阀，其调压功能主要是通过一级减压阀2041，对氢气的气体压力进行一级减压；气体排空功能主要是在需要更换气源时使用，通过打开备用气源的供气阀，关闭主要气源的供气阀，打开氢气排空阀，对管道气体进行排空后，才能更换气源，在更换气源完毕后，还需进行一次排空操作，保证氢气的纯度，氢气通过汇流排204后，在与二级减压阀205进行接触，二级减压阀205将供气管道的气体压力调整并稳定至燃料电池模块1的目标进气压力值，通过二级减压阀205后，供气管道的氢气流量计206会对实时的氢气流量进行采集，第二压力传感器207会对进气端的氢气压力进行实时监测，供气管道上的气源手阀208可以在进气端对氢气进行切断，氢气排空阀门209可以将气源到燃料电池系统进气口的整个管道的氢气进行排空，当存在放假或者长时间不使用台架，或者对管道进行保压，需要对整个管道的气体进行排空处理。
电力供给模块主要由防爆配电柜302、可编程式高低压电源303、馈网式电子负载304构成，防爆配电柜302会将电网301的高压电根据设备的需求，将电进行变压后，供给到对应的设备上，可编程式高低压电源303会根据燃料电池模块1对电源的需求，将380V的高压电转换成对应电压的电源，为燃料电池模块1的辅助模块以及控制系统供电，馈网式电子负载304会将燃料电池模块1输出的电能消耗或将其并入实验室电网301内，电力供给模块可以满足燃料电池模块1对不同电压电源的需求和负载的需求，同时馈网式电子负载304可以并入实验室局域电网301，大幅降低实验室的耗电量，降低试验成本。
数据采集与警报模块主要包括各个传感器、模数转换器402、计数器、安全报警器403和氢气余量显示器404组成，可以完成氢气压力、氢气使用量、环境氢气浓度的监测、记录、和报警，传感器主要有第一压力传感器202、第二压力传感器207、氢浓度传感器401、氢气流量计206，可以实时测量供气管道内的氢气压力、氢气流量和环境的氢气浓度，以模拟信号的形式传输给电脑，模数转换器402会将传感器测量的模拟信号转换成数字信号，并将信号传递给上位机系统或者计数器，实现重要运行数据的监控、记录与储存，安全报警器403会在当监测到空气中存在相应等级的氢气浓度时，声光报警器做出对应的报警，提示试验人员尽快切断气源进行检漏或者撤离，氢气余量显示器404会实时监测气源端的氢气压力，当压力不足时发出警报，提醒试验人员更换氢气。
冷却水供给模块主要由冷水机501构成，可以将冷水机501与燃料电池辅助模块的冷却回路进行连接，注入需求的冷却液，调整为燃料电池辅助模块冷却的目标温度，可以实现对燃料电池辅助模块的冷却，同时还布置得有膨胀水箱502，便于及时对燃料主冷却模块的冷却液进行补充，同时具有冷却系统排气功能。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种燃料电池系统耐久试验台架，包括试验台架，所述试验台架的一侧安装有燃料电池模块(1)，其特征在于，所述试验台架的一侧设有辅助试验达到需求氢气压力和二十四小时不间断氢气供给的氢气供给模块，所述试验台架的一侧设有满足燃料电池模块(1)对不同电压电源需求和负载需求的电力供给模块，所述试验台架的一侧设有对氢气压力、氢气使用量、环境氢气浓度监测、记录、和报警的数据采集与警报模块，所述试验台架的一侧设有对燃料电池模块(1)进行辅助冷却的冷却水供给模块。
2.如权利要求1所述的一种燃料电池系统耐久试验台架，其特征在于，所述氢气供给模块包括氢气槽车(201)、安装在氢气槽车(201)排气口上的供气管道、安装在供气管道上的第一压力传感器(202)、与供气管道相连通的汇流排(204)、与汇流排(204)相连通的备用氢气源(203)、设置在汇流排(204)一侧并安装在供气管道上的二级减压阀(205)、安装在二级减压阀(205)一侧用于监控供气管道内部氢气流量的氢气流量计(206)、安装在供气管道上的第二压力传感器(207)、安装在供气管道上用于在进气端对氢气进行切断的气源手阀(208)、安装在供气管道上用于排空氢气槽车(201)到燃料电池模块(1)进气口整个供气管道内部氢气的氢气排空阀门(209)和两个与供气管道连通的氢气排空管道(2010)。
3.如权利要求2所述的一种燃料电池系统耐久试验台架，其特征在于，所述汇流排(204)包括一级减压阀(2041)、安装在一级减压阀(2041)一侧的氢气供给阀左(2044)和安装在一级减压阀(2041)另一侧的氢气供给阀右(2045)、与氢气供给阀左(2044)相连通的氢气排空阀左(2042)和与氢气供给阀右(2045)相连通的氢气排空阀右(2043)。
4.如权利要求1所述的一种燃料电池系统耐久试验台架，其特征在于，所述电力供给模块包括电网(301)、与电网(301)电性连接的防爆配电柜(302)、与防爆配电柜(302)电性连接的可编程式高低压电源(303)和与电网(301)电性连接的馈网式电子负载(304)，所述可编程式高低压电源(303)与馈网式电子负载(304)均与燃料电池模块(1)电性连接。
5.如权利要求2所述的一种燃料电池系统耐久试验台架，其特征在于，所述数据采集与警报模块包括氢浓度传感器(401)、与第一压力传感器(202)、第二压力传感器(207)、氢气流量计(206)和氢浓度传感器(401)电性连接的模数转换器(402)，所述模数转换器(402)的一侧电性连接有对环境中氢气超标发出警报的安全报警器(403)，所述安全报警器(403)的一侧设有与模数转换器(402)电性连接的氢气余量显示器(404)。
6.如权利要求1所述的一种燃料电池系统耐久试验台架，其特征在于，所述冷却水供给模块包括与燃料电池模块(1)相连通的冷水机(501)和设置在冷水机(501)一侧与燃料电池模块(1)相连通的水箱(502)。
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