[發明專利]燃料電池電堆測試臺及其使用方法

在審

• 申請號: 201910105645.4
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN109713334A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 李建秋;郭迪;徐梁飛;方川;歐陽明高
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04089;H01M8/04119
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 哈達

本申請提供的燃料電池電堆測試臺包括氫氣系統和空氣系統。氫氣系統包括氫氣循環泵、尾排閥和陽極背壓閥?？諝庀到y包括空氣循環和陰極背壓閥。通過計算機輔助控制氫氣系統與空氣系統所包含附件是否工作，實現模擬不同燃料電池發動機系統的附件配置模式。此外，對于同一附件配置模式，所述氫氣系統和所述空氣系統中的各個裝置皆為模塊化設置，方便拆卸和組裝，易于替換為同系列中不同型號的部件。解決了模擬電堆不同附件配置模式過程中測試效率低成本高的問題。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，特別是涉及一種燃料電池電堆測試臺及其使用方法。

背景技術

質子交換膜氫燃料電池是一種以電化學反應的方式將化學能直接轉化為電能的能量轉化裝置，其清潔、能量轉化高效的特點使其逐漸應用于車輛領域。

用于車輛領域的質子交換膜氫燃料電池，需要將燃料電池電堆與外圍氫氣系統、空氣系統及冷卻系統集成，并與車輛總成和電驅動系統等負載電連接。氫氣系統主要負責為電堆提供氫氣供應，需要根據運行工況調節進入電堆的氫氣壓力和流量等；空氣系統是為電堆提供適量的氧化劑即氧氣，需要根據工況調節進入電堆的空氣的濕度、壓力及流量等；冷卻系統通過冷卻水循環的方式使電堆溫度保持在合適的水平，保證電堆穩定可靠工作。

由于所述燃料電池電堆下線之后在不同型號的燃料電池發動機中將會具有不同的附件配置模式，同時涉及到的附件系統種類與型號較多，因而在燃料電池電堆下線檢測時，為了模擬真實附件配置模式進行測試，需要準備多個測試臺，或者頻繁更換附件系統,在這種情況下，成本高，工作效率較低。

發明內容

基于此，有必要針對目前模擬電堆不同附件配置模式過程中測試效率低、成本高的問題，提供一種燃料電池電堆測試臺及其使用方法。

本申請提供了一種燃料電池電堆測試臺，所述燃料電池電堆測試臺包括氫氣系統和空氣系統。所述氫氣系統包括氫氣循環泵、尾排閥和陽極背壓閥。所述空氣系統包括空氣循環泵和背壓閥。所述氫氣循環泵用于使氫氣在燃料電池電堆的氫氣入口和所述燃料電池電堆的氫氣出口之間循環。所述尾排閥和陽極背壓閥，設置于所述燃料電池電堆的氫氣出口，用于排出氫氣尾氣。所述空氣循環泵用于使空氣在所述燃料電池電堆的空氣入口和燃料電池電堆的空氣出口之間循環。所述陰極背壓閥設置于所述燃料電池電堆的空氣出口，用于排出空氣尾氣。

本申請的另一方面提供了一種燃料電池電堆測試臺的使用方法。所述方法包括通過控制所述氫氣循環泵、所述尾排閥、所述陽極背壓閥、所述空氣循環泵、所述陰極背壓閥的工作狀態以使所述燃料電池電堆測試臺模擬不同型號燃料電池發動機的不同附件配置模式。所述附件配置模式包括陽極與陰極均無循環、陽極開路的第一模式，陽極與陰極均無循環、陽極盲端的第二模式，陽極有循環、陰極無循環的第三模式，陽極開路、陰極有循環的第四模式，陽極盲端、陰極有循環的第五模式，以及陽極陰極均有循環的第六模式。

在本申請提供的燃料電池電堆測試臺中，通過計算機輔助控制所述燃料電池電堆測試臺的氫氣系統和空氣系統所包含附件是否工作，實現模擬不同附件配置模式。此外，對于同一附件配置模式，所述氫氣系統和所述空氣系統中的各個裝置皆為模塊化設置，方便拆卸和組裝，易于替換為同系列中不同型號的部件。所述燃料電池電堆測試臺的使用方法通過控制所述氫氣循環泵、所述尾排閥、所述陽極背壓閥、所述空氣循環泵、所述陰極背壓閥的是否工作可以模擬不同附件配置模式，所述的六種模式涵蓋了車用燃料電池系統不同發展階段的各種附件配置模式，解決了當需模擬電堆不同附件配置模式過程中測試效率低成本高的問題。另外，本申請提供的燃料電池電堆測試臺由于所述空氣系統包括所述空氣循環泵，可以將未反應的氧氣和反應產生的水蒸氣從所述陰極出口循環到所述陰極入口，可以用于為燃料電池電堆的質子交換膜加濕，小型化甚至不再依賴于外部加濕器，其加濕效果比外部加濕器更為均勻，簡化了燃料電池電堆測試臺結構，提高了加濕效果。

附圖說明

圖1為根據本申請一實施例的燃料電池電堆測試臺裝置示意圖；