[發(fā)明專利]燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置及方法

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• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108169688A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 姚元英
• 申請（專利權）人: 上海神力科技有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G05D27/02;H01M8/04119
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

1.一種燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置，該裝置包括支架，其特征在于，所述的支架上固定有2路水汽分離檢測機構，所述的水汽分離檢測機構包括水汽分離單元、冷凝單元、分離水稱重單元、冷凝水稱重單元、氣體溫度檢測單元和處理器，所述的水汽分離單元氣體輸入端連接測試臺加濕氣體輸出端或電堆陰陽極出口，水汽分離單元分離水輸出端連接分離水稱重單元，水汽分離單元分離氣體輸出端連接冷凝單元，冷凝單元冷凝水輸出端連接冷凝水稱重單元，所述的氣體溫度檢測單元分別設置在水汽分離單元氣體輸入端和冷凝單元氣體輸出端，所述的分離水稱重單元、冷凝水稱重單元和氣體溫度檢測單元均連接所述的處理器；

檢測燃料電池測試臺加濕氣體時，使用其中1路水汽分離檢測機構，測試臺加濕氣體輸出端連接水汽分離單元氣體輸入端；

檢測電池堆水平衡時，使用2路水氣分離檢測機構，2路水氣分離檢測機構的水汽分離單元氣體輸入端分別連接電堆陰極出口以及電池堆陽極出口。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置，其特征在于，所述的水汽分離單元水汽分離器和球閥，水汽分離器氣體輸入端連接測試臺加濕氣體輸出端或電堆陰陽極出口，水汽分離器分離水輸出端通過球閥連接分離水稱重單元，水汽分離單元分離氣體輸出端連接冷凝單元。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置，其特征在于，所述的冷凝單元包括水箱、環(huán)形冷凝銅管和水循環(huán)泵，所述的環(huán)形冷凝銅管設置在水箱中，所述的水箱通過水循環(huán)泵連接循環(huán)水，環(huán)形冷凝銅管輸入端連接水汽分離單元分離氣體輸出端，環(huán)形冷凝銅管冷凝水輸出端連接冷凝水稱重單元。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置，其特征在于，所述的分離水稱重單元包括第一儲水罐以及用于稱量第一儲水罐儲存的分離水質量的第一分析天平，所述的第一儲水罐連接水汽分離單元分離水輸出端。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置，其特征在于，所述的冷凝水稱重單元包括第二儲水罐以及用于稱量第二儲水罐儲存的冷凝水質量的第二分析天平，所述的第二儲水罐連接冷凝單元冷凝水輸出端。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置，其特征在于，所述的水汽分離單元固定在支架面板上，水汽分離單元的氣體輸入端和分離氣體輸出端的高度均低于加濕氣體輸出端以及電堆陰陽極出口的高度。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置，其特征在于，所述的氣體溫度檢測單元包括溫度傳感器。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置，其特征在于，所述的支架底部設有行走輪。

9.一種采用如上述權利要求1～8任意一項燃料電池測試臺加濕氣體和電池堆水平衡檢測裝置進行檢測的方法，其特征在于，該方法具體為：

當檢測測試臺加濕氣體時：

(11)測試臺加濕氣體輸出端連接至1路水汽分離檢測機構中的水汽分離單元氣體輸入端，分離水稱重單元稱量分離水的重量為m1，冷凝水稱重單元稱量冷凝水的重量為m2，氣體溫度檢測單元檢測水汽分離單元氣體輸入端加濕氣體溫度為T1，氣體溫度檢測單元檢測冷凝單元氣體輸出端氣體溫度為T2，同時測量水汽分離單元氣體輸入端加濕氣體流量L；

(12)計算測試臺理論加濕水質量：X1＝L×W1×RH×t1，測試臺實際加濕水質量：X2＝m1+m2+L×W2×t1，其中，W1為T1溫度下對應飽和濕氣體中的含水量，RH為理想加濕氣體相對濕度，W2為T2溫度下對應飽和濕氣體中的含水量，t1為加濕氣體測試總時間；

(13)比較X1和X2判斷測試臺加濕氣體是否合格；

當檢測電池堆水平衡時，此時電堆為放電狀態(tài)：

(21)分別將電池堆陰極出口和陽極出口連接至1路水汽分離檢測機構中的水汽分離單元氣體輸入端，2個分離水稱重單元稱量陰極分離水的重量為m11，陽極分離水的重量為m21，2個冷凝水稱重單元稱量陰極冷凝水的重量為m12，陽極冷凝水的重量為m22，氣體溫度檢測單元檢測陰極出口加濕氣體溫度為T11，陽極出口加濕氣體溫度為T21，氣體溫度檢測單元檢測陰極測試1路的冷凝單元氣體輸出端氣體溫度為T12，氣體溫度檢測單元檢測陽極測試1路的冷凝單元氣體輸出端氣體溫度為T22；

(22)計算陽極側凈水遷移量：Y2＝m21+m22+L2×W22×t-L2×(a2-1)×W21×RH×t，其中L2為水汽分離單元氣體輸入端的陽極氣體流量，W22為T22溫度下對應飽和濕氣體中的含水量，W21為T21溫度下對應飽和濕氣體中的含水量，RH為理想加濕氣體相對濕度，t為電池堆水平衡測試的總時間，a2為過量系數(shù)，a2>1；

(23)計算陰極側凈水遷移量：Y1＝G+L1×W11×RH×t-[m11+m12+L1×(a1-1)×W12×t]，G為陰極產水量，G＝L1/a1/22.4×2×18，L1為水汽分離單元氣體輸入端的陰極氣體流量，W11為T11溫度下對應飽和濕氣體中的含水量，W12為T12溫度下對應飽和濕氣體中的含水量，RH為理想加濕氣體相對濕度，t為電池堆水平衡測試的總時間，a1為過量系數(shù)，a1>1；

(24)比較Y1和Y2得到電池堆水平衡狀態(tài)。