專利名稱：一種燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，具體地講是涉及一種適用于多種規(guī) 格的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池(Fuel Cell,簡(jiǎn)稱FC)是一種將持續(xù)供給的燃料和氧化劑中的化學(xué)能連續(xù)不斷地 轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)裝置。它按電化學(xué)原理，即原電池(如日常所用的鋅錳電池)的工作原理 ，等溫地把儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池有多種類型。按電池 的工作溫度不同可分為，低溫燃料電池(工作溫度低于10(TC)，包括質(zhì)子交換膜燃料電池( PEMFC:Proton Exchange Menbrance Fuel Cell)堿性燃料電池(AFC:Alkaline Fuel Cell),以及直接甲醇燃料電池(PEMFC: P"ton EHhange Membrane Fuel CeH);中溫
燃料電池(工作溫度在IO(TC 300°C)，包括培根型堿性燃料電池和磷酸型燃料電池 (PAFC: Phosph^ic Acid Fuel Cel 1);高溫燃料電池(工作溫度在6001: 1000。0
，包括熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC': MoLten Carbonate Fuel "Ll)，和固體氧化物
燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)。
質(zhì)子交換膜燃料電池和其他類型的燃料電池相比，具有高功率密度、高能量轉(zhuǎn)換效率、 低溫啟動(dòng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。因此，它特別適用于作為電動(dòng)汽車動(dòng)力源、工程備用電源、軍 用指揮系統(tǒng)電源，以及各種移動(dòng)式、便攜式電源等。所以，近些年一直受到各國(guó)研究機(jī)構(gòu)， 企業(yè)的廣泛關(guān)注， 一直是燃料電池中研究重點(diǎn)。質(zhì)子交換膜燃料電池所用全氟磺酸膜需要一 定的含水量來(lái)傳導(dǎo)質(zhì)子，因此燃料電池電堆內(nèi)部的濕度條件對(duì)于電池的工作性能有很大影響 。目前，在質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的實(shí)際運(yùn)行中，為防止質(zhì)子交換膜失水而導(dǎo)致電池性能 下降，需對(duì)進(jìn)入電池的燃料與氧化劑氣體進(jìn)行適當(dāng)增濕。目前，大部分電堆采用外置加濕器 對(duì)反應(yīng)氣體進(jìn)行加濕處理。氣體的加濕方式多種多樣，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的加濕器類型也很 多，在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)各種加濕器的性能進(jìn)行評(píng)測(cè)，以此為依據(jù)為不同規(guī)格的電堆設(shè)計(jì)和選擇合適的加濕器。影響加濕器性能的因素很多，如氣體流量、氣體壓力、水的流量、加濕 溫度、加濕器內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，測(cè)試過(guò)程中，要保證其各種運(yùn)行條件恒定，并可隨時(shí)測(cè)量。目前 ，對(duì)加濕器性能的測(cè)試缺乏有效的手段和準(zhǔn)確的測(cè)量工具。由于缺乏有效的數(shù)據(jù)作為參考， 加濕器的設(shè)計(jì)制作和使用過(guò)程中往往具有一定主觀性，實(shí)際效果不理想。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，具有體積小巧、操作簡(jiǎn)單、適用 于多種規(guī)格、測(cè)量參數(shù)全、測(cè)量范圍大，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)。 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)解決方案
一種燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其包括流量控制段、溫度測(cè)量段、濕度測(cè)量段，流 量控制段一端連接氣源，另一端進(jìn)入加濕器的入口；溫度測(cè)量段一端與加濕器出口連通，另 一端通過(guò)三通換向閥與濕度測(cè)量段連通；三通換向閥用于控制氣路的切換，測(cè)試之前先將三 通換向閥置于排空檔，待實(shí)際工況穩(wěn)定后，再將三通換向閥切換到連接干燥塔一路進(jìn)行測(cè)試 ，此方法提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
所述流量控制段為依次設(shè)置有截止閥、減壓閥、流量計(jì)、壓力表的通路，其截止閥一端 與氣源連通，壓力表一端進(jìn)入加濕器的入口，截止閥、流量計(jì)可用于控制和測(cè)量氣體的流量 ;壓力表用來(lái)測(cè)量氣體進(jìn)入加濕器的壓力，配合減壓閥可以控制氣體進(jìn)入加濕器的壓力大小
所述流量控制段上流量計(jì)與壓力表之間設(shè)有單向閥，在使用中可以防止意外壓力波動(dòng)或 回流。
所述溫度測(cè)量段包括測(cè)溫探頭和溫度表，測(cè)溫探頭位于管路中，與管壁不接觸，改進(jìn)了 以前測(cè)試時(shí)所采用的測(cè)溫探頭只與輸氣管壁接觸，測(cè)量結(jié)果誤差較大的弊端。
所述濕度測(cè)量段包括電子天平、設(shè)于電子天平稱量面上的分子篩干燥塔和變色硅膠干燥 塔，分子篩干燥塔下端與三通換向閥連通，上端與變色硅膠干燥塔的下端連通，變色硅膠干 燥塔的上端設(shè)有排空管；排空管上設(shè)有單向閥，以防止環(huán)境氣體回灌。
所述三通換向閥和分子篩干燥塔之間優(yōu)選再設(shè)一硅膠干燥塔，多重干燥的方法，達(dá)到對(duì) 氣體的深度干燥。干燥塔吸收氣體中的水分，而使自身的重量發(fā)生了變化；變色硅膠既作為 干燥劑，又作為顯示劑；電子天平用來(lái)稱量干燥塔前后質(zhì)量的變化，以此為依據(jù)判斷氣體加
4濕量的大小。
所述電子天平稱量面上優(yōu)選設(shè)有支撐板，以使所有的干燥塔能夠設(shè)于其上，便于即時(shí)的 測(cè)量重量的變化。
同時(shí)有兩套該測(cè)試系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)置在加濕器的陰陽(yáng)兩極入出口通路上，這樣可以同時(shí)測(cè)試 加濕器對(duì)陰極氣體和陽(yáng)極氣體的加濕效果。
燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)工作時(shí)，陽(yáng)極的供氣及排放系統(tǒng)所輸送的氣體是氫氣。來(lái) 自氫氣瓶的氫氣經(jīng)過(guò)截止閥、減壓閥后進(jìn)入氣體流量計(jì)，氣體流量計(jì)設(shè)定到所需流量。氫氣 從氣體流量計(jì)流出經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入加濕器進(jìn)行加濕處理，此時(shí)，可通過(guò)調(diào)整減壓閥，來(lái)控制 進(jìn)入加濕器氣體的壓力，壓力的大小可通過(guò)讀取壓力表獲得。隨后，氣體從加濕器流出，流 向三通換向閥。為了測(cè)量氣體加濕后的實(shí)際溫度，在加濕器的出口處，設(shè)置了溫度表，通過(guò) 測(cè)溫探頭進(jìn)行測(cè)量。在氣體進(jìn)入干燥塔測(cè)試之前，先將三通換向閥轉(zhuǎn)到排空檔，待運(yùn)行工況 穩(wěn)定后，再將氣體通入干燥塔內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，這時(shí)氣體將依次通過(guò)硅膠干燥塔、分子篩干燥塔 和變色硅膠干燥塔，經(jīng)過(guò)多重干燥后，干氫氣經(jīng)過(guò)單向閥排出。正常情況下，氣體從分子篩 干燥塔內(nèi)流出后就變?yōu)闃O干燥氣體，所以在通入變色硅膠干燥塔時(shí)，變色硅膠不變色。但經(jīng) 過(guò)測(cè)試多次后， 一旦干燥塔和干燥塔內(nèi)的干燥劑吸水達(dá)到飽和將不再工作，此時(shí)，氣體流入 變色硅膠干燥塔內(nèi)，會(huì)使變色硅膠變色，這樣就能提醒操作員馬上更換塔中的干燥劑，保證 測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。測(cè)試一段時(shí)間后，干燥塔內(nèi)吸收了氣體中的水分，其質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化， 通過(guò)電子天平測(cè)量干燥塔內(nèi)質(zhì)量的變化，很容易獲得陽(yáng)極氣體加濕量的大小。
陰極供氣及排放系統(tǒng)所輸送的氣體是氧氣，工作原理與陽(yáng)極相同。
本實(shí)用新型提供的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，采用氣水分離的方法通過(guò)集成高精度 流量計(jì)、壓力表、溫度表和電子天平等計(jì)量工具可對(duì)不同操作條件(冷卻水流量、冷卻水溫 度、氣體流量)下各種規(guī)格的加濕器的性能進(jìn)行測(cè)試，整個(gè)測(cè)試臺(tái)體積小巧，操作簡(jiǎn)便，可 以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體深度干燥，測(cè)量參數(shù)全、測(cè)量范圍大，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，適于在燃料電池領(lǐng)域的 大規(guī)模應(yīng)用。


圖l是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型另一種實(shí)施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型溫度測(cè)量段的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 實(shí)施例l
一種燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，如圖1所示，其包括流量控制段、溫度測(cè)量段、濕 度測(cè)量段，流量控制段一端連接氣源2，另一端進(jìn)入加濕器l的入口；溫度測(cè)量段一端與加濕 器1出口連通，另一端通過(guò)三通換向閥8與濕度測(cè)量段連通；三通換向閥8用于控制氣路的切
換，測(cè)試之前先將三通換向閥8置于排空檔，待實(shí)際工況穩(wěn)定后，再將三通換向閥8切換到連
接干燥塔一路進(jìn)行測(cè)試，此方法提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
所述流量控制段為依次設(shè)置有截止閥3、減壓閥4、流量計(jì)5、壓力表6的通路，其截止閥 3—端與氣源2連通，壓力表6—端進(jìn)入加濕器1的入口，截止閥3、流量計(jì)5可用于控制和測(cè)量 氣體的流量；壓力表用來(lái)測(cè)量氣體進(jìn)入加濕器l的壓力，配合減壓閥4可以控制氣體進(jìn)入加濕 器l的壓力大小。
所述溫度測(cè)量段包括測(cè)溫探頭16和溫度表7，如圖3所示，測(cè)溫探頭16位于管路中，與管 壁不接觸，改進(jìn)了以前測(cè)試時(shí)所采用的測(cè)溫探頭16只與輸氣管壁接觸，測(cè)量結(jié)果誤差較大的 弊端。
所述濕度測(cè)量段包括電子天平ll、設(shè)于電子天平11稱量面上的分子篩干燥塔9和變色硅 膠干燥塔IO，分子篩干燥塔9下端與三通換向閥8連通，上端與變色硅膠干燥塔10的下端連通 ，變色硅膠干燥塔10的上端設(shè)有排空管。
干燥塔吸收氣體中的水分，而使自身的重量發(fā)生了變化；變色硅膠既作為干燥劑，又作 為顯示劑；電子天平ll用來(lái)稱量干燥塔前后質(zhì)量的變化，以此為依據(jù)判斷氣體加濕量的大小
燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)工作時(shí)，來(lái)自氫氣瓶或氧氣瓶的氫氣經(jīng)過(guò)截止閥3、減壓 閥4后進(jìn)入流量計(jì)5，流量計(jì)5設(shè)定到所需流量。氣體從流量計(jì)5流出進(jìn)入加濕器1進(jìn)行加濕處 理，此時(shí)，可通過(guò)調(diào)整減壓閥4，來(lái)控制進(jìn)入加濕器l氣體的壓力，壓力的大小可通過(guò)讀取壓 力表6獲得。隨后，氣體從加濕器l流出，流向三通換向閥8。為了測(cè)量氣體加濕后的實(shí)際溫 度，在加濕器l的出口處，設(shè)置了溫度表7，通過(guò)測(cè)溫探頭16進(jìn)行測(cè)量。在氣體進(jìn)入干燥塔測(cè) 試之前，先將三通換向閥8轉(zhuǎn)到排空檔，待運(yùn)行工況穩(wěn)定后，再將氣體通入干燥塔內(nèi)進(jìn)行測(cè) 試，這時(shí)氣體將依次通過(guò)分子篩干燥塔9和變色硅膠干燥塔10，經(jīng)過(guò)干燥后排出。正常情況下，氣體從分子篩干燥塔9內(nèi)流出后就變?yōu)闃O干燥氣體，所以在通入變色硅膠干燥塔10時(shí)， 變色硅膠不變色。但經(jīng)過(guò)測(cè)試多次后， 一旦干燥塔和干燥塔內(nèi)的干燥劑吸水達(dá)到飽和將不再 工作，此時(shí)，氣體流入變色硅膠干燥塔10內(nèi)，會(huì)使變色硅膠變色，這樣就能提醒操作員馬上 更換塔中的干燥劑，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。測(cè)試一段時(shí)間后，干燥塔內(nèi)吸收了氣體中的水 分，其質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)電子天平ll測(cè)量干燥塔內(nèi)質(zhì)量的變化，很容易獲得氣體加濕量 的大小。
實(shí)施例2
一種燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，如圖2所示，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與實(shí)施例l基本相同，只是 所述流量控制段上流量計(jì)5與壓力表6之間設(shè)有單向閥12，在使用中可以防止意外壓力波動(dòng)或 回流。
所述三通換向閥8和分子篩干燥塔9之間設(shè)一硅膠干燥塔13，多重干燥的方法，達(dá)到對(duì)氣 體的深度干燥。
所述排空管上設(shè)有單向閥15，以防止環(huán)境氣體回灌。
所述電子天平11稱量面上優(yōu)選設(shè)有支撐板14，以使所有的干燥塔能夠設(shè)于其上，便于即 時(shí)的測(cè)量重量的變化。
另外，同時(shí)有兩套該測(cè)試系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)置在加濕器l的陰陽(yáng)兩極入出口通路上，這樣可以 同時(shí)測(cè)試加濕器l對(duì)陰極氣體和陽(yáng)極氣體的加濕效果。
操作時(shí)，陽(yáng)極的供氣及排放系統(tǒng)所輸送的氣體是氫氣。來(lái)自氫氣瓶的氫氣經(jīng)過(guò)截止閥3 、減壓閥4后進(jìn)入流量計(jì)5，流量計(jì)5設(shè)定到所需流量。氫氣從流量計(jì)5流出經(jīng)過(guò)單向閥12進(jìn)入 加濕器l進(jìn)行加濕處理，此時(shí)，可通過(guò)調(diào)整減壓閥4，來(lái)控制進(jìn)入加濕器l氣體的壓力，壓力 的大小可通過(guò)讀取壓力表6獲得。隨后，氣體從加濕器l流出，流向三通換向閥8。為了測(cè)量 氣體加濕后的實(shí)際溫度，在加濕器的出口處，設(shè)置了溫度表7，通過(guò)測(cè)溫探頭16進(jìn)行測(cè)量。 在氣體進(jìn)入干燥塔測(cè)試之前，先將三通換向閥8轉(zhuǎn)到排空檔，待運(yùn)行工況穩(wěn)定后，再將氣體 通入干燥塔內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，這時(shí)氣體將依次通過(guò)硅膠干燥塔13、分子篩干燥塔9和變色硅膠干 燥塔IO，經(jīng)過(guò)多重干燥后，干氫氣經(jīng)過(guò)單向閥15排出。正常情況下，氣體從分子篩干燥塔9 內(nèi)流出后就變?yōu)闃O干燥氣體，所以在通入變色硅膠干燥塔10時(shí)，變色硅膠不變色。但經(jīng)過(guò)測(cè) 試多次后， 一旦干燥塔和干燥塔內(nèi)的干燥劑吸水達(dá)到飽和將不再工作，此時(shí)，氣體流入變色 硅膠干燥塔10內(nèi)，會(huì)使變色硅膠變色，這樣就能提醒操作員馬上更換塔中的干燥劑，保證測(cè)內(nèi)吸收了氣體中的水分，其質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，通 過(guò)電子天平ll測(cè)量干燥塔內(nèi)質(zhì)量的變化，很容易獲得陽(yáng)極氣體加濕量的大小。 陰極供氣及排放系統(tǒng)所輸送的氣體是氧氣，工作原理與陽(yáng)極相同。
權(quán)利要求權(quán)利要求1一種燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其包括流量控制段、溫度測(cè)量段、濕度測(cè)量段，流量控制段一端連接氣源(2)，另一端進(jìn)入加濕器(1)的入口；溫度測(cè)量段一端與加濕器(1)出口連通，另一端通過(guò)三通換向閥(8)與濕度測(cè)量段連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述流量控制段為依次設(shè)置有截止閥(3)、減壓閥(4)、流量計(jì)(5)、壓力表(6)的通 路，其截止閥(3) —端與氣源(2)連通，壓力表(6) —端進(jìn)入加濕器(1)的入口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述流量控制段上流量計(jì)(5)與壓力表(6)之間設(shè)有單向閥(12)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述溫度測(cè)量段包括測(cè)溫探頭(16)和溫度表(7)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述測(cè)溫探頭(16)位于管路中，與管壁不接觸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述濕度測(cè)量段包括電子天平(11)、設(shè)于電子天平稱量面上的分子篩干燥塔(9)和變色 硅膠干燥塔(10)，分子篩干燥塔(9)下端與三通換向閥(8)連通，上端與變色硅膠干燥 塔(10)的下端連通，變色硅膠干燥塔(10)的上端設(shè)有排空管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述三通換向閥(8)和分子篩干燥塔(9)之間還設(shè)有硅膠干燥塔(13)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述排空管上設(shè)有單向閥(15)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述電子天平(11)稱量面上設(shè)有支撐板(14)，所述各干燥塔均設(shè)于支撐板(14)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)，具體地講是一種適用于多種規(guī)格的燃料電池加濕器性能測(cè)試系統(tǒng)。其包括流量控制段、溫度測(cè)量段、濕度測(cè)量段，流量控制段一端連接氣源，另一端進(jìn)入加濕器的入口；溫度測(cè)量段一端與加濕器出口連通，另一端通過(guò)三通換向閥與濕度測(cè)量段連通。本實(shí)用新型具有體積小巧、操作簡(jiǎn)單、適用于多種規(guī)格、測(cè)量參數(shù)全、測(cè)量范圍大，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M99/00GK201237557SQ20082030051
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者冀中華, 佳 孔, 鋼 肖 申請(qǐng)人:漢能科技有限公司