[發明專利]一種燃料電池測試儀

有效

• 申請號: 200710045228.2
• 申請日: 2007-08-24
• 公開（公告）號: CN101373208A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 馬建新;周偉;張存滿;沈猛;鄔敏忠;楊代軍;潘相敏
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明涉及一種燃料電池測試儀，尤其是一種多通道質子交換膜燃料電池 測試裝置，適用于多個單電池(或電堆)同時進行的活化、耐受性及極化曲線 測試等。

背景技術

質子交換膜燃料電池具有高效、節能、低污染等特點，被視為未來汽車能 源的理想選擇之一。質子交換膜燃料電池在研發過程中或投入使用前，必須經 過性能測試，基本測試內容一般包括極化曲線測試和耐受性測試等。測試結果 可反映出膜電極性能、碳紙性能以及流場設計、電池(堆)裝配是否合理等。 一臺測試儀一般包括流量控制單元、增濕單元、溫控單元、信號采集單元、放 電單元以及操作程序等。目前國內采用的燃料電池測試儀大多為進口，價格昂 貴、系統復雜，許多測試功能華而不實。國內自行開發的燃料電池測試儀又過 于簡陋，流量控制單元多采用轉子流量計，壓力數據采集多采用壓力表，在數 據采集及測試條件控制方面存在一定缺陷。另外，市場上現有的測試儀均不具 備同時測試多個單電池(或電堆)的功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可同時測試多個單電池或電堆的裝置，克服現 有測試儀測試效率低、計量粗略及數據采集不方便等方面的缺陷。

為達到以上目的，本發明所采用的解決方案是：

本發明主要由流量控制單元、增濕單元、信號采集單元、溫控單元、放電 單元等組成。測試時，氫氣和空(氧)氣分別經流量控制單元、增濕單元至電 池，發電后，尾氣經汽水分離器排空。

所述的流量控制單元由多組質量流量控制器組成，每個通道使用一組，每 組含3個質量流量控制器，2用1備，其中備用的質量流量控制器出口管路由三 端口球閥(常閉)與經由質量流量控制器的氫氣、空(氧)氣出口管路連接， 在氫氣或空(氧)氣的質量流量控制器發生故障時可啟用，或在某一側質量流 量控制器量程不夠時作為補充使用。質量流量控制器量程根據氫氣、空氣計量 比以及最大測試功率設計。

所述的增濕單元由多只增濕器(例如每個通道2只)和1臺恒溫油浴構成， 采用鼓泡增濕方式，通過控制增濕溫度來達到不同的增濕度要求。增濕器大小 根據氫氣、空氣計量比及滿足一定時段連續運行所需增濕水量設計。

所述的信號采集單元由壓力、溫度、濕度傳感器及數據采集系統組成。在 氫氣、空(氧)氣側單電池或電堆入口處，分別安裝傳感器，采集壓力、溫度、 濕度等數據，反饋給電腦和測試儀上的顯示儀表，并可通過改變操作條件來使 壓力、溫度、濕度滿足設定要求。各傳感器由24V直流電源供電。數據采集系 統由數據采集卡、DAQ卡等組成，將傳感器的模擬信號轉換成數字信號傳輸給 電腦，同時將信號傳輸給顯示儀表。

所述的溫控單元由1臺恒溫水槽通過外循環水路分多路并聯給每個通道的 單電池或電堆加熱。每條循環水路中設1只針型閥，通過調節針型閥開度來控 制該通道循環水流量。

所述的放電單元為1臺采用主機+模塊式的電子負載，含有若干模塊，可通 過改變模塊組合，來滿足不同待測電池(堆)的測試需求。

本發明的操作程序基于Labview軟件編寫，可同時控制多個通道的單電池 或電堆測試過程，可與質量流量控制器、恒溫水槽及電子負載通訊，并能設置 低端電壓和電池兩端壓力差報警值，所有測試參數自動保存在生成的excel表格 中。

由于采用了上述方案，本發明具有以下特點：具有配氣計量準確、溫度壓 力控制精確、測試靈活方便、布局合理、性能可靠等特點。測試儀除了可用于 燃料電池性能、穩定性測試外，還可用于陰極或陽極氣體雜質等對電池性能的 影響測試，考察電池對氣體中各雜質的抗毒性能等，因此多通道的測試儀可大 大提高燃料電池的開發效率。

附圖說明

圖1為本發明燃料電池測試儀一種雙通道實施例的流程示意圖；

圖2為本發明燃料電池性能測試儀一種實施例的數據采集及程序控制原理 示意圖；

圖3為本發明燃料電池性能測試儀一種雙通道實施例的外觀示意圖；

圖4為本發明的實施例某500W電堆的性能測試耐受性曲線圖；

圖5為本發明的實施例某500W電堆的性能測試極化曲線及功率曲線圖。

具體實施方式

以下結合附圖所示的一種雙通道實施例對本發明作進一步的說明。