一種燃料電池加濕器測試平臺制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種燃料電池加濕器測試平臺，其特征在于，包括干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元、空氣加濕單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，其中，干空氣產(chǎn)生單元用于產(chǎn)生測試所需的具有一定壓力的干燥壓縮空氣；空氣加熱單元用于將干燥壓縮空氣加熱到測試設(shè)定溫度；空氣加濕單元用于產(chǎn)生蒸汽，加濕干燥壓縮空氣，模擬待測加濕器的加濕側(cè)氣體或被加濕側(cè)氣體；數(shù)據(jù)采集及自動控制系統(tǒng)用于設(shè)定測試條件、收集測試數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)可控制空氣流經(jīng)加濕器前的溫度、相對濕度、壓力及空氣質(zhì)量流量，測試空氣在流經(jīng)加濕器前后的壓降、溫度變化及相對濕度變化，進(jìn)而得到加濕器內(nèi)水分傳熱傳質(zhì)的測定，為加濕器的設(shè)計、優(yōu)化、應(yīng)用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

A test platform for fuel cell humidifier

The invention relates to a fuel cell humidifier test platform, which is characterized in that includes dry air generating unit, air heating unit, air humidifying unit, data acquisition system and automatic control system, the dry air generating unit for generating the required test with a dry compressed air pressure; air heating unit for drying the compressed air is heated to the test set temperature; air humidifying unit for generating steam, dry compressed air humidification, humidification side simulation test gas humidifier or side gas humidification; data acquisition and automatic control system for setting test conditions, test data collection. Compared with the prior art, the invention can control the air passing through the humidifier before the temperature, relative humidity, air pressure and mass flow rate, air flows through the test pressure drop, temperature and relative humidity of the humidifier before and after, and then get the measured water in the humidifier of the heat and mass transfer, as the data basis for the design and delivery of humidifier optimization and application.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種燃料電池加濕器測試平臺
本專利技術(shù)涉及燃料電池加濕器領(lǐng)域，尤其是涉及一種燃料電池加濕器測試平臺。
技術(shù)介紹
燃料電池是通過轉(zhuǎn)化燃料化學(xué)能變成電能的電池，與一次電池和二次電池有著本質(zhì)的區(qū)別。一次電池需要活性物質(zhì)反應(yīng)來供電，一旦反應(yīng)結(jié)束，電池就報廢掉。二次電池雖然可以重復(fù)使用，但在充電時卻不可以，對燃料電池而言，只要滿足燃料的不斷供給，就能連續(xù)放電，不受時間與空間的限制，操作簡單，節(jié)省人力。由于它具有高能量轉(zhuǎn)換率、低噪聲和接近于零的尾氣污染，成為熱門研究方向。質(zhì)子交換膜燃料電池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC)的工作原理跟其他燃料電池的工作原理相同，都是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。不同的是PEMFC電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，要完成整個供電過程，必須利用質(zhì)子交換膜將質(zhì)子從陽極傳遞到陰極。質(zhì)子交換膜在工作過程中保證一定的濕度以保持良好的導(dǎo)電率，因此燃料電池系統(tǒng)中需要使用加濕器以完成上述任務(wù)。為了保證燃料電池具有較高的工作性能，需要使用加濕器對通入其中的空氣加濕。因此有必要設(shè)計一種可以快速準(zhǔn)確測試加濕器性能，并通過對加濕器內(nèi)水分傳熱傳質(zhì)的測定，為加濕器的設(shè)計、優(yōu)化、應(yīng)用提供數(shù)據(jù)依據(jù)的測試平臺。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種燃料電池加濕器測試平臺。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種燃料電池加濕器測試平臺，包括干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元、空氣加濕單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，其中，干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元和空氣加濕單元通過管路依次連接組成進(jìn)口管路，并連接待測加濕器的氣體入口，待測加濕側(cè)的氣體出口還通過出口管路連接外部大氣，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布在待測加濕器的進(jìn)口管路和出口管路上，并分別用于采集進(jìn)入/離開待測加濕器的空氣狀況，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還反饋連接自動控制系統(tǒng)，所述自動控系統(tǒng)還連接并控制干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元和空氣加濕單元。優(yōu)選的，所述的待測加濕器的進(jìn)口管路和出口管路均設(shè)有兩條，分別為加濕側(cè)和被加濕側(cè)的進(jìn)口管路、出口管路，所述的加濕側(cè)和被加濕側(cè)的進(jìn)口管路上分別設(shè)置一套依次連接的干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元和空氣加濕單元，在加濕側(cè)和被加濕側(cè)的進(jìn)口管路和出口管路上還設(shè)有一套獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。更優(yōu)選的，所述的干空氣產(chǎn)生單元的出口通過三通接頭分別引出加濕側(cè)進(jìn)口管路和被加濕側(cè)進(jìn)口管路，其中，所述加濕側(cè)進(jìn)口管路和被加濕側(cè)進(jìn)口管路上分別設(shè)置空氣加熱單元和空氣加熱單元，并分別連接待測加濕器的加濕側(cè)和被加濕側(cè)的氣體入口。優(yōu)選的，所述的干空氣產(chǎn)生單元包括依次連接的空氣壓縮機(jī)和空氣過濾器，在空氣過濾器底部還設(shè)有排污閥。優(yōu)選的，所述的空氣加熱單元采用翅片加熱器，其數(shù)量為兩個或以上。更優(yōu)選的，所述的翅片加熱器外還包裹有隔熱材料層。優(yōu)選的，所述的空氣加濕單元包括蒸汽鍋爐和空氣加濕器，其中，空氣加濕器的空氣入口通過管路連接所述空氣加熱單元，蒸汽入口通過管路連接所述蒸汽鍋爐，混合氣體出口通過管路連接待測加濕器的氣體入口。更優(yōu)選的，在蒸汽鍋爐與空氣加濕器之間管路上還設(shè)有蒸汽針閥，在空氣加濕器下方還安裝有排水球閥。優(yōu)選的，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括流量控制器、調(diào)壓閥、溫度傳感器、相對濕度傳感器、壓力傳感器和壓差傳感器，其中，流量控制器設(shè)置在進(jìn)口管路上的干空氣產(chǎn)生單元與空氣加熱單元之間位置，待測加濕器的氣體入口處還設(shè)有一個溫度傳感器、相對濕度傳感器和壓力傳感器，出口管路上還設(shè)有一個溫度傳感器、相對濕度傳感器、壓差傳感器和調(diào)壓閥。自動控制系統(tǒng)采用常規(guī)的如PLC控制系統(tǒng)即可。更優(yōu)選的，所述的調(diào)壓閥包括電動調(diào)壓閥和手動調(diào)壓閥。本專利技術(shù)通過采用自動控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的反饋控制模式，嚴(yán)格控制空氣進(jìn)口管路中的干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元、空氣加濕單元的運(yùn)行，從而可以準(zhǔn)確控制進(jìn)入待測加濕器的流量、壓力、溫度、濕度，進(jìn)而，再通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對從待測加濕器出來的氣體的狀態(tài)的測量，對比進(jìn)出待測加濕器的壓力、溫度、濕度等，即可以準(zhǔn)確測量待測加濕器的傳熱傳質(zhì)效果及整體性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)可以準(zhǔn)確控制進(jìn)入加濕器的氣體的流量、壓力、溫度、濕度；(2)可以準(zhǔn)確測量加濕器的傳熱傳質(zhì)效果及整體性能。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的流程結(jié)構(gòu)圖；圖2為本專利技術(shù)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)示意圖；圖中，1為空氣壓縮機(jī)，2為進(jìn)氣總管，3為空氣過濾器，4為加濕側(cè)進(jìn)口管路，5為流量控制器，6為翅片加熱器，7為空氣加濕器，8為蒸汽針閥，9為加濕管路，10為球閥，11為蒸汽鍋爐，12為加濕側(cè)出口管路，13為手動調(diào)壓閥，14為電動調(diào)壓閥，15為被加濕側(cè)出口管路，16為加濕側(cè)進(jìn)口管路，17為排污閥，18為壓差傳感器，19為相對濕度傳感器，20為溫度傳感器，21為排水球閥，22為壓力傳感器，23為待測加濕器，24為數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，25為自動控制系統(tǒng)。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1一種燃料電池加濕器測試平臺，包括干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元、空氣加濕單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。其中，干空氣產(chǎn)生單元：包括空氣壓縮機(jī)1、空氣過濾器3。其中，空氣壓縮機(jī)1可以將空氣壓縮到0.6MPa以上；空氣過濾器3可以過濾去除掉壓縮空氣中水分、雜質(zhì)和油污等。空氣過濾器3下設(shè)有的排污閥17，可以手動打開，排出空氣過濾器內(nèi)的水分、灰塵、油污等。空氣加熱單元采用翅片式加熱器6，數(shù)量為兩個或以上，在不同流量下開啟不同數(shù)量的加熱器，以滿足每個流量下溫度都能達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值。翅片式加熱器6外包裹有隔熱材料，隔絕外界環(huán)境溫度對加熱器性能的影響，提高加熱效果。空氣加濕單元包括蒸汽鍋爐11、空氣加濕器7、蒸汽針閥8和排水球閥21。其中，蒸汽鍋爐11設(shè)有斷水報警及缺水保護(hù)，在蒸汽鍋爐11缺水或無水時，可以實現(xiàn)自動補(bǔ)水；蒸汽鍋爐11出口與蒸汽針閥8之間為加濕管路9；蒸汽針閥8不同空氣流量、不同相對濕度對應(yīng)著不同針閥開度；排水球閥21安裝在空氣加濕器7下方，便于每次做完實驗后，打開排水球閥21把冷凝的水排出。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)24及自動控制系統(tǒng)25，包括流量控制器5、電動調(diào)壓閥14、手動調(diào)壓閥13、溫度傳感器20、相對濕度傳感器19、壓力傳感器22、壓差傳感器18及控制器。電動調(diào)壓閥14粗調(diào)管路壓力，手動調(diào)節(jié)閥13配合電動調(diào)節(jié)閥14來細(xì)調(diào)管路的壓力，并且在做不同工況點(diǎn)轉(zhuǎn)換時(一般從低相對濕度工況做到高相對濕度工況)通過微調(diào)此手動調(diào)節(jié)閥，保持壓力在設(shè)定值附近。干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元、空氣加濕單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)的連接關(guān)系可如圖1所示，具體為：空氣壓縮機(jī)1通過進(jìn)氣總管2連接空氣過濾器3，并從空氣過濾器3分出對稱設(shè)置的兩條管路：加濕側(cè)進(jìn)口管路4和被加濕側(cè)進(jìn)口管路16，在加濕側(cè)進(jìn)口管路4/被加濕側(cè)進(jìn)口管路16上依次設(shè)置流量控制器4、加熱器6和空氣加濕器7，其中，空氣加濕器7還通過加濕管路9連接蒸汽鍋爐，在加濕管路9上還設(shè)有蒸汽針閥8和球閥10。加濕側(cè)進(jìn)口管路4/被加濕側(cè)進(jìn)口管路16的空氣加濕器7的出口分別通過管路連接待測加濕器23的加濕側(cè)氣體入口和被加濕側(cè)氣體入口，待測加濕器23的加濕側(cè)氣體出口和被加濕側(cè)氣體出口分別連接加濕側(cè)出口管路1本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種燃料電池加濕器測試平臺，其特征在于，包括干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元、空氣加濕單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，其中，干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元和空氣加濕單元通過管路依次連接組成進(jìn)口管路，并連接待測加濕器的氣體入口，待測加濕側(cè)的氣體出口還通過出口管路連接外部大氣，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布在待測加濕器的進(jìn)口管路和出口管路上，并分別用于采集進(jìn)入/離開待測加濕器的空氣狀況，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還反饋連接自動控制系統(tǒng)，所述自動控系統(tǒng)還連接并控制干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元和空氣加濕單元。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種燃料電池加濕器測試平臺，其特征在于，包括干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元、空氣加濕單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，其中，干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元和空氣加濕單元通過管路依次連接組成進(jìn)口管路，并連接待測加濕器的氣體入口，待測加濕側(cè)的氣體出口還通過出口管路連接外部大氣，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布在待測加濕器的進(jìn)口管路和出口管路上，并分別用于采集進(jìn)入/離開待測加濕器的空氣狀況，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還反饋連接自動控制系統(tǒng)，所述自動控系統(tǒng)還連接并控制干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元和空氣加濕單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池加濕器測試平臺，其特征在于，所述的待測加濕器的進(jìn)口管路和出口管路均設(shè)有兩條，分別為加濕側(cè)和被加濕側(cè)的進(jìn)口管路、出口管路，所述的加濕側(cè)和被加濕側(cè)的進(jìn)口管路上分別設(shè)置一套依次連接的干空氣產(chǎn)生單元、空氣加熱單元和空氣加濕單元，在加濕側(cè)和被加濕側(cè)的進(jìn)口管路和出口管路上還設(shè)有一套獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃料電池加濕器測試平臺，其特征在于，所述的干空氣產(chǎn)生單元的出口通過三通接頭分別引出加濕側(cè)進(jìn)口管路和被加濕側(cè)進(jìn)口管路，其中，所述加濕側(cè)進(jìn)口管路和被加濕側(cè)進(jìn)口管路上分別設(shè)置空氣加熱單元和空氣加熱單元，并分別連接待測加濕器的加濕側(cè)和被加濕側(cè)的氣體入口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池加濕器測試平臺，其特征在于，所述的干空...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常國峰，季運(yùn)康，
申請(專利權(quán))人：同濟(jì)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31