[發明專利]一種氫燃料電池發動機環境模擬試驗系統

在審

• 申請號: 202310352906.9
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116499753A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 張曉鵬;張斌;陳威達;曾斌;周鋒
• 申請（專利權）人: 襄陽達安汽車檢測中心有限公司
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01R31/378
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 何偉

本發明公開了一種氫燃料電池發動機環境模擬試驗系統，涉及氫燃料電池發動機測試領域，該系統包括試驗艙體、新風機構和負壓機構，試驗艙體包括保溫殼及套設在保溫殼外的耐壓殼，保溫殼內具有用于放置氫燃料電池發動機的腔體，保溫殼與耐壓殼間隔設置以形成夾層，夾層與保溫殼的腔體通過新風進入孔連通；新風機構設在試驗艙體外，新風機構與夾層連通，用于向夾層供氣；負壓機構用于調節保溫殼內的壓力，使腔體相對于夾層呈負壓。通過將試驗艙體設置為雙層結構，并在夾層之間通入新風，并通過夾層進入保溫殼內，從而避免由于低溫而使保溫殼內結霜，且可以利用負壓使新風單向流動至保溫殼內；雙層殼體同時具有緩沖和保溫作用提高實驗安全性和準確性。

技術領域

本發明涉及氫燃料電池發動機測試技術領域，具體涉及一種氫燃料電池發動機環境模擬試驗系統。

背景技術

質子交換膜燃料電池發動機是一種直接將氫氣和空氣中的氧氣發生氧化還原反應產生電能裝置，具有轉換效率高、零排放、無噪音等特點。近年來隨著石化資源的枯竭和環保意識的增強，氫燃料電池在汽車行業中應用越來越廣泛。

燃料電池汽車商業化推廣前提為燃料電池汽車可靠性水平與燃油車持平，燃料電池汽車可靠性現階段主要由燃料電池發動機決定。例如在高原環境下，發動機的進氣壓力較低、進氣中氧氣含量較低，導致燃料電池發動機出現“欠氣現象”，引起燃料電池發動機啟動困難，影響發動機性能；或是在低溫環境下，燃料電池性的性能降低。因此，在燃料電池發動機開發過程中為驗證其環境可靠性需要在低溫高海拔等苛刻環境下對燃料電池發動機進行測試標定及可靠性驗證。主要測試方法為燃料電池發動機提供具備高低溫、高海拔環境模擬能力的試驗艙。

與常規發動機測試不同，燃料電池發動機燃料為氫氣，易燃易爆，最低爆炸極限僅為4％，測試過程中如果管路密封不當或樣品損壞極易產生氫氣泄露，如果操作不當甚至引起爆炸；此外燃料電池發動機工作時其尾氣中含有未反應完全的氫氣，如果對其進行處理不當同樣存在爆炸風險。還有燃料電池發動機尾氣中含有大量的水蒸氣在低溫試驗時，尾氣收集系統容易結冰造成堵塞，排氣不暢后同樣造成燃料電池發動機尾氣直接泄露在艙內，造成發動機性能異常以及氫氣泄露艙內造成的爆炸風險。

此外，具備普通環境艙艙體在高原環境及高低溫環境下艙體承受負壓負荷及溫差變化形變雙重載荷，其力學性能及密封性在長時間的使用中會發生衰減。燃料電池發動機尾氣中產生的水蒸氣以及艙內新風中的水蒸氣在低溫試驗中極易凝結在艙內，造成艙內氫氣泄露傳感器等設備因水蒸氣凝結而堵塞失效。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種氫燃料電池發動機環境模擬試驗系統，以解決現有技術中涉氫試驗的安全性及穩定性差，燃料電池發動機測試過程中氫氣泄露、排放等氫氣積累帶來的安全隱患的問題。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

本申請一種氫燃料電池發動機環境模擬試驗系統，包括：

試驗艙體，其包括保溫殼及套設在上述保溫殼外的耐壓殼，上述保溫殼內具有用于放置氫燃料電池發動機的腔體，上述保溫殼與上述耐壓殼間隔設置以形成夾層，上述夾層與上述保溫殼的腔體通過新風進入孔連通；

新風機構，其設于上述試驗艙體外，上述新風機構與上述夾層連通，用于向上述夾層供氣；

負壓機構，其用于調節上述保溫殼內的壓力，使上述腔體相對于上述夾層呈負壓。

在一些可選的實施例中，還包括高低溫空調系統，其用于調節上述保溫殼內腔體的溫度。

在一些可選的實施例中，上述保溫殼的底部由多孔材料制件，上述多孔材料的孔洞形成上述新風進入孔。

在一些可選的實施例中，上述負壓機構的抽風口通過上述試驗艙體頂部的連通孔與上述腔體連通，上述試驗艙體的頂部為穹頂。