【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高溫質子交換膜燃料電池性能評價設備領域，具體涉及一種多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統與方法。
技術介紹
1、目前，氫能作為一種清潔能源，是新能源中最具有開發潛力的代表，而氫能發電是氫能利用最有效的途徑，其中質子交換膜燃料電池是氫能發電的一種常見技術。目前一些高校、研究院、企業等單位都投入到高溫質子交換膜燃料電池的研究領域，并推動高溫質子交換膜燃料電池的商業化應用。燃料電池的性能測試是燃料電池研發中的基礎工作，然而，現在燃料電池測試系統主要針對指定的燃料電池進行設計，且市面上常見的質子交換膜燃料電池的單電池測試系統多是單通道的，不能同時實現對多組燃料電池單電池進行測試。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統與方法，以實現智能化地對多組燃料電池的單電池同時獨立進行性能測試，提高測試效率，節省時間，縮短燃料電池的開發周期，特別適用于高溫質子交換膜燃料電池的單電池性能測試。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案。
3、第一方面，本專利技術提供一種多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，所述測試系統包括多個測試通道，所述多個測試通道并列(或并行)設置，其中，每個測試通道包括以下模塊：
4、氣體供應模塊，包括空氣供應模塊、氫氣供應模塊和氮氣供應模塊，用于分別對高溫質子交換膜燃料電池中空氣(或氧氣)、氫氣和氮氣的流量和壓力進行控制；
5、熱管理模塊，包括電加熱裝
6、電子負載模塊，用于控制高溫質子交換膜燃料電池的放電并測評高溫質子交換膜燃料電池的性能；
7、電化學阻抗模塊，用于獲取高溫質子交換膜燃料電池的電化學阻抗譜；
8、報警監控模塊，用于對高溫質子交換膜燃料電池測試過程中出現的異常參數進行報警并對高溫質子交換膜燃料電池提供保護措施；以及
9、集成控制模塊，包括plc控制器、顯示屏(例如，液晶顯示屏)、上位機軟件和集成電氣元件，用于高溫質子交換膜燃料電池的系統控制、數據采集、分析處理、報警保護和無線通訊。
10、本專利技術中，所述多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統可根據實際需要選擇設立的測試通道數量，所述測試通道的數量至少為2個，根據需要可選擇更多數量的測試通道，例如，8個，16個，32個等，具體數量取決于使用需求和設備尺寸。每個通道的氣體供應、溫度控制和放電測試均可單獨進行，互不影響，運行時間不受限制，可支持24h連續進行。
11、作為一種可選實施方式，所述單電池包括膜電極、石墨板和夾具。
12、作為一種可選實施方式，所述高溫質子交換膜燃料電池單電池的電壓≤1.2v(例如，0.3v、0.5v、0.8v或1.0v)。
13、作為一種可選實施方式，所述高溫質子交換膜燃料電池單電池的電流為0～200a(例如，50a、100a、120a、150a或180a)。
14、作為一種可選實施方式，所述高溫質子交換膜燃料電池單電池的工作溫度為100～200℃(例如，120℃、140℃、160℃或180℃)。
15、作為一種可選實施方式，所述高溫質子交換膜燃料電池單電池的膜電極面積為10～200mm2(例如，20mm2、50mm2、100mm2、150mm2或180mm2)。
16、作為一種可選實施方式，所述單電池通過夾具將單片膜電極固定在兩片石墨板之間而形成單電池。
17、作為一種可選實施方式，所述夾具為鋁合金材質。
18、作為一種可選實施方式，所述夾具外側用保溫棉包裹。
19、本專利技術中，所述夾具在單電池中一方面起固定作用，另一方面起蓄熱作用；石墨板起到導電和氣體分布的作用。
20、作為一種可選實施方式，氣體供應模塊包括空氣路、氫氣路和氮氣路，氫氣路提供陽極氣體，空氣路提供陰極氣體，氮氣路提供吹掃氣體。
21、作為一種可選實施方式，所述空氣路、氫氣路和氮氣路均包括電磁閥、球閥、質量流量計和單向閥。
22、作為一種可選實施方式，所述氮氣路與所述氫氣路連通并匯集于所述氫氣路，用于提供富氫混合氣。
23、作為一種可選實施方式，所述電加熱裝置包括電加熱棒，用于對高溫質子交換膜燃料電池單電池進行加熱，使高溫質子交換膜燃料電池達到目標溫度。可選地，所述目標溫度為100～200℃(例如，120℃、140℃、150℃、160℃、180℃或190℃)。
24、本專利技術中，所述電加熱棒設置在所述單電池的內部，例如，夾具的內部，由于夾具采用的鋁合金材質良好的導熱性，因此夾具可以將熱量均勻傳輸到石墨板和膜電極上。
25、所述熱管理模塊在開機啟動階段用于高溫質子交換膜燃料電池的升溫，電加熱棒位于夾具的內部，升溫時熱量由電加熱棒傳遞給夾具，再傳遞給石墨板和膜電極，保持所述高溫質子交換膜燃料電池的溫度穩定在正常范圍內。
26、作為一種可選實施方式，所述電加熱控制包括溫度傳感器；所述溫度傳感器對高溫質子交換膜燃料電池單電池的溫度進行檢測，所述電加熱控制根據檢測到的溫度通過集成控制模塊控制電加熱裝置，實現對高溫質子交換膜燃料電池單電池的溫度的控制。
27、作為一種可選實施方式，所述溫度傳感器設置在靠近膜電極的石墨板的一個側面上，用于測量膜電極的溫度。
28、作為一種可選實施方式，所述電子負載模塊包括電子負載儀。
29、本專利技術中，在上位機設置對應通道的燃料電池的放電參數(包括電流或電壓、氣體流速、放電時間)后，即可開始測試，集成控制模塊會根據設定參數自動變載并記錄數據。可以實現極化曲線測試、膜電極性能測試以及壽命測試等功能。每個通道對應的電子負載均可獨立工作，分別記錄測試數據，隨時啟停，互不干擾，實現燃料電池多通道測試的效果。
30、作為一種可選實施方式，所述電子負載模塊中，所述放電包括恒流放電和恒壓放電兩種模式。
31、作為一種可選實施方式，所述電子負載模塊中，單電池的電壓測試精度達到0.0001v；電流測試精度達到0.0001a。
32、作為一種可選實施方式，所述報警監控模塊具有環境氫濃度監測、電壓監測、氣體壓力監測和電池溫度監測4種保護措施。
33、例如，環境中氫氣濃度大于1000ppm(可根據需要修改設定范圍)時觸發報警機制，大于1％時會觸發自保護機制，即停止放電關閉氫氣和空氣并開啟氮氣吹掃。
34、電壓由電子負載檢測，當檢測到電壓超出設定范圍(如：0.5～1.2v，可根據需要修改設定范圍)時，報警監控模塊會自動觸發報警機制并啟動自保護措施。具體地，顯示屏和電腦上會自動彈出報警提示，報警指示燈亮起，系統自動停止放電并吹掃氮氣。
35、氣體壓力超過設定范圍(如：0.2～0.3mpa，可根據需要修改設定范圍)時，系統本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，所述測試系統包括多個測試通道，所述多個測試通道并列設置，其中，每個測試通道包括以下模塊：
2.根據權利要求1所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，所述單電池包括膜電極、石墨板和夾具；或/和
3.根據權利要求1或2所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，氣體供應模塊包括：空氣路、氫氣路和氮氣路，氫氣路提供陽極氣體，空氣路提供陰極氣體，氮氣路提供吹掃氣體；所述空氣路、氫氣路和氮氣路均包括電磁閥、球閥、質量流量計和單向閥；
4.根據權利要求1或2所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，所述電加熱裝置包括電加熱棒，用于對高溫質子交換膜燃料電池單電池進行加熱，使高溫質子交換膜燃料電池達到目標溫度；
5.根據權利要求1或2所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，
6.根據權利要求5所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，
7.根據權利要
8.一種多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試方法，其特征在于，采用根據權利要求1-7中任一項所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統進行測試，所述測試方法包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試方法，其特征在于，
10.根據權利要求8或9所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試方法，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，所述測試系統包括多個測試通道，所述多個測試通道并列設置，其中，每個測試通道包括以下模塊：
2.根據權利要求1所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，所述單電池包括膜電極、石墨板和夾具；或/和
3.根據權利要求1或2所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，氣體供應模塊包括：空氣路、氫氣路和氮氣路，氫氣路提供陽極氣體，空氣路提供陰極氣體，氮氣路提供吹掃氣體；所述空氣路、氫氣路和氮氣路均包括電磁閥、球閥、質量流量計和單向閥；
4.根據權利要求1或2所述的多通道高溫質子交換膜燃料電池的單電池測試系統，其特征在于，所述電加熱裝置包括電加熱棒，用于對高溫質子交換膜燃料電池單電池進行加熱，使高溫質子交換膜燃料電池達到目標溫度；<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：相艷，盧善富，張勁，曹財源，程章輝，
申請(專利權)人：北京海得利茲新技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。