[發明專利]一種車用燃料電池測試裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 201710414396.8
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107132485A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 劉永峰;王娜;陳洋;姚圣卓;裴普成;秦建軍;陳紅兵
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04492
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙)34125
• 代理人: 徐紅崗

技術領域

本發明涉及車用燃料電池技術領域，具體涉及一種車用燃料電池測試裝置及其工作方法。

背景技術

隨著燃料電池的發展，堿性燃料電池、磷酸燃料電池、固體氧化物燃料電池、質子交換膜燃料電池等各自被應用于諸多領域。其中質子交換膜燃料電池因其效率高、啟動快、能量密度大、噪音低和無污染等優點，被認為最有可能替代內燃機成為下一代車用動力裝置。然而燃料電池作為一種電化學裝置，將氫氣與氧氣(或空氣)分別輸入燃料電池的陽極、陰極，在電解質中伴隨催化劑的作用下利用二者的化學反應將化學能轉化為電能。燃料電池作為動力能源裝置，與電池相比，能提供較高密度的能量，而且僅需要靠填充燃料就可保證其持續供給能量，有效的避免了普通電池受儲存能量以及充電時間的限制。與傳統內燃機相比，燃料電池作為電化學能源裝置，沒有燃燒過程且生成水等對環境無污染的產物，可以減小氮氧化物等有害氣體的排放，降低對于環境的污染，緩解了化石能源緊缺的能源危機矛盾。同時，燃料電池放電過程，沒有像內燃機的活塞曲軸等運動過程，可以降低噪聲甚至避免噪聲的產生。

近年來，隨著新能源汽車逐漸投入市場并開始普及應用，燃料電池汽車(FCEV)借著燃料電池技術的發展也迸發出來強大的活力。燃料電池汽車以其低污染、高轉化效率、穩定運行以及較低噪音等優點，受到了各大車企的青睞，近些年來奔馳、韓國現代、通用公司生產的燃料電池汽車技術也日益完善，國內上海汽車等企業也相繼推出燃料汽車。車用燃料電池性能狀況受不同進氣參數的影響，進一步影響燃料電池汽車的工況和使用狀態。燃料電池的性能參數，受進氣壓力、進氣流量、進氣溫度、工作溫度、濕度等各因素綜合影響。

因此，需要探究車用燃料電池綜合性能，測試不同進氣參數狀態下燃料電池所表現出的不同性能，從而探究燃料電池性能變化規律。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提供一種車用燃料電池測試裝置及其工作方法，主要利用不同進氣參數來測試燃料電池性能變化規律，設計合理，結構緊湊。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明設計了一種車用燃料電池測試裝置，主要包括氫氣儲氣裝置、氣體過濾器一、壓力傳感器一、溫度傳感器一、濕度傳感器一、流量控制閥一、加濕裝置一、氣體收集器、手動閥、儲水罐、質子交換膜燃料電池、加濕裝置二、流量控制閥二、濕度傳感器二、溫度傳感器二、壓力傳感器二、信號采集處理裝置、氣體過濾器二和氧氣儲氣裝置；

所述氫氣儲氣裝置經所述氣體過濾器一、壓力傳感器一、溫度傳感器一、濕度傳感器一、流量控制閥一和加濕裝置一連接至質子交換膜燃料電池，所述壓力傳感器一、溫度傳感器一、濕度傳感器一、流量控制閥一和加濕裝置一，分別與所述信號采集處理裝置連接；

所述氧氣儲氣裝置經所述氣體過濾器二、壓力傳感器二、溫度傳感器二、濕度傳感器二、流量控制閥二和加濕裝置二連接至質子交換膜燃料電池，所述壓力傳感器二、溫度傳感器二、濕度傳感器二、流量控制閥二和加濕裝置二，分別與所述信號采集處理裝置連接。

進一步的，所述質子交換膜燃料電池的廢氣出口連接有氣體收集器。

進一步的，所述質子交換膜燃料電池的出水口連接有儲水罐和手動閥。

進一步的，所述加濕裝置一的進氣口設有并聯的氣路與所述質子交換膜燃料電池連接，所述加濕裝置二的進氣口設有并聯的氣路與所述質子交換膜燃料電池連接。

進一步的，還設有加熱裝置。

本發明還提供了一種車用燃料電池測試裝置的工作方法，氫氣通過所述氫氣儲氣裝置供給，經所述氣體過濾器一過濾后氣路上的供氣電磁閥打開；氫氣傳輸時，根據所述信號采集處理裝置發出的溫度和濕度設置進氣的溫度和濕度，通過所述溫度傳感器一和濕度傳感器一監測，經流量、壓力、溫度及濕度調節后氫氣進入所述質子交換膜燃料電池的陽極；同時陽極出口連接有氣液分離裝置，反應不完全氣體進入所述氣體收集器存儲；氧氣從所述氧氣儲氣裝置或利用空氣加壓泵輸入空氣，后續過程與陽極氣路相同；陰極出口未反應完全氣體可直接排入大氣；在陰極出口有水產生，將陰極出口與所述儲水罐相連，當存儲超過預設的數值時，人工擰轉所述手動閥排出至儲水罐存儲。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：