[發明專利]一種氫燃料電池發動機用氫泵匹配測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202110055192.6
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112761937B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 馬明輝;郝冬;張妍懿;趙鑫;王曉兵;郭帥帥;景帥帥;孫田
• 申請（專利權）人: 中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司;中國汽車技術研究中心有限公司
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00;H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04298;H01M8/0438
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 趙佳

本發明提供了一種氫燃料電池發動機用氫泵匹配測試裝置及測試方法，包括電堆模擬單元、氫氣供應單元、氣體排放單元、測試單元進氣支路、測試單元出氣支路、控制裝置及供電裝置；該裝置可以模擬氫泵在燃料電池發動機系統中的真實工作環境，通過改變壓力控制器的設定值，模擬氫泵在燃料電池發動機系統中所處的真實工作壓力環境；通過增濕裝置可以模擬經電堆后氫氣的濕度變化，測試氫泵的介質為氣液二相時對氫泵性能的影響；通過改變氫泵出口的背壓閥，調節氫泵的出口壓力，模擬同一轉速下，氫泵在不同進出口壓差下的流量變化。

技術領域

本發明屬于氫燃料電池測試領域，尤其是涉及一種氫燃料電池發動機用氫泵匹配測試裝置及測試方法。

背景技術

供氫系統作為燃料電池的核心子系統之一，不僅為燃料電池提供穩定、高純度的氫氣流量，還起著燃料電池內部陽極側水管理的功能。在燃料電池系統運行過程中，陰極側產生的水會一直反滲透到陽極側，因此，燃料電池陽極側的水管理對燃料電池的性能起著至關重要的作用。燃料電池氫泵作為燃料電池供氫系統的核心部件，其作用是將電堆出口的過飽和氫氣循環輸送至電堆入口為電堆入口的干燥氫氣進行加濕，具有響應迅速，調節范圍廣的特點。通過氫泵的使用，實現了燃料電池內部氫氣的循環利用，有利于燃料電池內部水平衡管理，提高了氫氣利用率。

氫泵在燃料電池發動機系統中實際應用中，隨著電堆工況的變化，氫泵的轉速、入口壓力、進出口壓差以及氫氣介質的相對濕度也會發生變化。因此，單純的進行氫泵轉速流量測試，不能夠真實地反映氫泵在發動機系統上的工作性能。因此，系統集成商及主機廠在進行氫泵的選型匹配時，往往需要在實際的發動機系統上進行反復的驗證測試，既加重了企業負擔，又增加了系統開發周期。而且在實際的發動機系統中進行循環泵的匹配測試，入口壓力波動和干濕循環極易造成電堆壽命和性能的衰減。因此，進行能夠貼近氫泵真實工作環境的氫泵匹配測試裝置及測試方法的開發研究對于氫燃料電池行業的發展具有十分重大的研究意義。

發明內容

有鑒于此，為解決上述問題，本發明提出了一種氫燃料電池發動機用氫泵匹配測試裝置及測試方法，可以通過模擬氫泵在發動機中真實的工作環境，安全可靠地進行氫泵性能的測試。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種氫燃料電池發動機用氫泵匹配測試裝置，包括電堆模擬單元、氫氣供應單元、氣體排放單元、測試單元進氣支路、測試單元出氣支路、控制裝置及供電裝置；

所述電堆模擬單元包括順次連接的增濕裝置及電堆容積模擬單元；增濕裝置的入口通過管路與氫氣供應單元出氣端連接，增濕裝置的作用是對氫氣進行增濕，模擬氫氣經過燃料電池后的濕度變化；電堆容積模擬單元的出氣端與排氣單元的進氣端連接，電堆容積模擬單元用于模擬電堆型腔，同時起到壓力緩沖的作用，避免氣體壓力波動對測試數據的影響；

所述氫氣供應單元的出氣端與所述電堆模擬單元的進氣端連接，所述氫氣供應單元用于為所述電堆模擬單元提供可調節壓力的氫氣；

所述氣體排放單元的進氣端與所述電堆模擬單元的出氣端連接；氣體排放單元用于在測試結束或者測試裝置出現超壓故障時排氣泄壓；

所述測試單元進氣支路包括順次連接的汽水分離器、進口壓力傳感器，所述汽水分離器的進口一側與所述電堆模擬單元和所述排氣單元之間的管路連接，所述進氣壓力傳感器的出口一側與待測氫泵的入口端連接；

汽水分離器用于將模擬電堆單元出口的過飽和氫氣中的液態水進行分離；進口壓力傳感器用于檢測待測氫泵入口的壓力值；

所述測試單元出氣支路包括順次連接的出口壓力傳感器、背壓閥及氫氣流量計，所述出口壓力傳感器的進口一側與待測氫泵的出口端連接，所述氫氣流量計的出口一側與所述氫氣供應單元和所述電堆模擬單元之間的管路連接；

出口壓力傳感器用于檢測待測氫泵出口的壓力值；背壓閥用于調節待測氫泵的出口的背壓壓力；氫氣流量計用于測量待測氫泵的出口流量。