燃料电池氢系统测试装置的制作方法

专利2026-01-23  19


本发明涉及车辆,尤其涉及燃料电池氢系统测试装置。


背景技术:

1、氢能作为高效、清洁的能源载体,正逐渐成为各国能源战略的重要组成部分,在全球环境保护和经济发展中发挥着越来越重要的作用。氢燃料电池(fuel cell)是通过电化学反应直接将氢气和氧气的化学能转化为电能的装置。它以其高效、环保、低噪音等优点,被认为是未来氢能技术的重要发展方向,广泛应用于交通运输、储能和各种工业领域。氢系统作为氢燃料电池的关键组成,能够确保阳极燃料的高效供应,实现系统的可靠经济运行。

2、燃料电池供氢循环系统技术路线众多,对零部件的测试要求较高,需要在不同方案下对性能验证或标定;为了支撑氢燃料电池氢系统及零部件的研发要求,行业内提出一系列测试装置和方法;但现有测试装置对氢系统测试中,往往忽略了电堆内部反应状态、电堆容积以及压阻的影响。

3、因此,亟需燃料电池氢系统测试装置,以解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于:提供燃料电池氢系统测试装置,以解决相关技术中现有测试装置对氢系统测试中,往往忽略了电堆内部反应状态、电堆容积以及压阻的影响的问题。

2、本发明提供燃料电池氢系统测试装置,该燃料电池氢系统测试装置包括:

3、测试平台,用于设置待测件,包括第一转接头、第二转接头和第三转接头;

4、主供气单元,与所述第一转接头的一端连通且用于向所述待测件提供第一气体;

5、电堆模拟单元,包括密封罐和模拟件,所述密封罐内设置有水溶液,所述模拟件用于调节所述密封罐内的所述水溶液的温度和液位高度,所述密封罐包括位于所述水溶液的液位以下的第一接口和第二接口,以及位于所述水溶液的液位以上的第三接口,所述第三转接头的一端与所述第一接口连通;

6、辅供气单元,与所述第二接口连通且用于向所述密封罐内提供第二气体;

7、循环供气单元,包括循环管,用于将所述第三接口和所述第二转接头的一端连通,所述循环供气单元能够调节所述循环管的气流流量;

8、尾排单元,包括尾排管,所述尾排管的一端与所述循环管连通,另一端与大气连通,所述尾排单元能够调节所述尾排管的通断。

9、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述主供气单元包括主供气管和依次设置于所述主供气管上的第一减压阀、第一单向阀、储气罐和第一流量计,所述主供气管靠近所述第一流量计的一端与所述第一转接头的一端连通。

10、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述主供气单元还包括第一调液阀、第一换热件和第一传感器,所述第一调液阀和所述第一换热件依次串联于所述主供气管且位于所述第一流量计和所述第一转接头之间,所述第一传感器用于监测所述第一转接头的一端处的气体温度和压力,所述第一传感器分别与所述第一调液阀和所述第一换热件通信连接。

11、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述辅供气单元包括辅供气管和依次设置于所述辅供气管上的第二减压阀、第二单向阀和第二流量计,所述辅供气管靠近所述第二流量计的一端与所述第二接口连通。

12、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述循环供气单元还包括依次串联于所述循环管上的第二传感器和比例阀组,所述第二传感器用于监测所述第三接口处的温度和压力,所述第二传感器与所述比例阀组通信连接。

13、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述循环供气单元还包括依次串联于所述循环管上的第一截止阀、第三流量计和第三单向阀,所述第一截止阀、所述第三流量计和所述第三单向阀均位于所述比例阀组和所述第二转接头之间。

14、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述循环供气单元还包括依次串联于所述循环管上的第二调液阀、第二换热件和第三传感器,所述第二调液阀、所述第二换热件和所述第三传感器均位于所述第三单向阀和所述第二转接头之间,所述第三传感器用于监测所述第二转接头的一端的温度和压力,所述第三传感器分别与所述第二调液阀和所述第二换热件通信连接。

15、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述循环供气单元还包括湿度传感器,所述湿度传感器用于监测所述第二转接头的一端的湿度,所述湿度传感器与所述模拟件通信连接。

16、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述尾排单元还包括气液分离器、第二截止阀和第四流量计,所述气液分离器包括进气口、出气口和气液出口,所述进气口与所述比例阀组连通,所述出气口与所述第一截止阀连通,所述气液出口与所述尾排管的一端连通,所述第二截止阀和所述第四流量计串联于所述尾排管。

17、作为燃料电池氢系统测试装置的优选技术方案,所述测试平台还包括第四转接头和第五转接头;

18、还包括冷却单元,包括液泵和第三换热件,所述液泵的进液口与所述第四转接头的一端连通,所述液泵的出液口与所述第三换热件的进液口连通,所述第三换热件的出液口与所述第五转接头的一端连通。

19、本发明的有益效果为:

20、本发明提供燃料电池氢系统测试装置,该燃料电池氢系统测试装置包括测试平台、主供气单元、电堆模拟单元、辅供气单元、循环供气单元和尾排单元,测试平台用于设置待测件,包括第一转接头、第二转接头和第三转接头;主供气单元与第一转接头的一端连通且用于向待测件提供第一气体;电堆模拟单元包括密封罐和模拟件,密封罐内设置有水溶液,模拟件用于调节密封罐内的水溶液的温度和液位高度,密封罐包括位于水溶液的液位以下的第一接口和第二接口,以及位于水溶液的液位以上的第三接口,第三转接头的一端与第一接口连通;辅供气单元与第二接口连通且用于向密封罐内提供第二气体;循环供气单元包括循环管,循环供气单元用于将第三接口和第二转接头的一端连通,循环供气单元能够调节循环管的气流流量;尾排单元包括尾排管,尾排管的一端与循环管连通,另一端与大气连通,尾排单元能够调节尾排管的通断。在对氢系统的待测件进行测试时,首先通过第一转接头和/或第二转接头对待测件的进气口连通,第三转接头对待测件的出气口连通,主供气单元和/或循环供气单元向待测件提供气体,以对待测件进行测试。与此同时,待测件将气体通入密封罐内,密封罐内通过模拟件控制水溶液的温度和液位高度,进而能够调节密封罐内气体的温度、湿度和电堆内的容积,以模拟电堆反应的环境,气体从电堆内排出后,一部分通过尾排单元排入空气中,该部分模拟电堆对待测件喷出的气体的消耗,另一部分作为循环供气单元的气源通过第二转接头再次进入到待测件内。该装置通过电堆模拟单元来模拟电堆的环境,进而高度还原了氢系统在燃料电池内的工作环境,提升了对氢系统中待测件测试的准确性。



技术特征:

1.燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述主供气单元(2)包括主供气管(21)和依次设置于所述主供气管(21)上的第一减压阀(22)、第一单向阀(23)、储气罐(24)和第一流量计(25),所述主供气管(21)靠近所述第一流量计(25)的一端与所述第一转接头(11)的一端连通。

3.根据权利要求2所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述主供气单元(2)还包括第一调液阀(26)、第一换热件(27)和第一传感器(28),所述第一调液阀(26)和所述第一换热件(27)依次串联于所述主供气管(21)且位于所述第一流量计(25)和所述第一转接头(11)之间,所述第一传感器(28)用于监测所述第一转接头(11)的一端处的气体温度和压力,所述第一传感器(28)分别与所述第一调液阀(26)和所述第一换热件(27)通信连接。

4.根据权利要求1所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述辅供气单元(4)包括辅供气管(41)和依次设置于所述辅供气管(41)上的第二减压阀(42)、第二单向阀(43)和第二流量计(44),所述辅供气管(41)靠近所述第二流量计(44)的一端与所述第二接口(34)连通。

5.根据权利要求1所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述循环供气单元还包括依次串联于所述循环管(51)上的第二传感器(52)和比例阀组(53),所述第二传感器(52)用于监测所述第三接口(35)处的温度和压力,所述第二传感器(52)与所述比例阀组(53)通信连接。

6.根据权利要求5所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述循环供气单元还包括依次串联于所述循环管(51)上的第一截止阀(54)、第三流量计(55)和第三单向阀(56),所述第一截止阀(54)、所述第三流量计(55)和所述第三单向阀(56)均位于所述比例阀组(53)和所述第二转接头(12)之间。

7.根据权利要求6所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述循环供气单元还包括依次串联于所述循环管(51)上的第二调液阀(57)、第二换热件(58)和第三传感器(59),所述第二调液阀(57)、所述第二换热件(58)和所述第三传感器(59)均位于所述第三单向阀(56)和所述第二转接头(12)之间,所述第三传感器(59)用于监测所述第二转接头(12)的一端的温度和压力,所述第三传感器(59)分别与所述第二调液阀(57)和所述第二换热件(58)通信连接。

8.根据权利要求1所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述循环供气单元还包括湿度传感器(60),所述湿度传感器(60)用于监测所述第二转接头(12)的一端的湿度,所述湿度传感器(60)与所述模拟件(32)通信连接。

9.根据权利要求6所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述尾排单元(6)还包括气液分离器(62)、第二截止阀(63)和第四流量计(64),所述气液分离器(62)包括进气口、出气口和气液出口,所述进气口与所述比例阀组(53)连通,所述出气口与所述第一截止阀(54)连通,所述气液出口与所述尾排管(61)的一端连通,所述第二截止阀(63)和所述第四流量计(64)串联于所述尾排管(61)。

10.根据权利要求1所述的燃料电池氢系统测试装置,其特征在于,所述测试平台(1)还包括第四转接头(14)和第五转接头(15);


技术总结
本发明涉及车辆技术领域,具体公开了燃料电池氢系统测试装置,该装置包括测试平台、主供气单元、电堆模拟单元、辅供气单元、循环供气单元和尾排单元,主供气单元和/或循环供气单元向待测件提供气体,以对待测件进行测试。与此同时,待测件将气体通入密封罐内,密封罐内通过模拟件控制水溶液的温度和液位高度,进而能够调节密封罐内气体的温度、湿度和电堆内的容积,以模拟电堆反应的环境,气体从电堆内排出后,一部分通过尾排单元排入空气中,以模拟电堆对气体的消耗,另一部分通过第二转接头再次进入到待测件内。该装置通过电堆模拟单元来模拟电堆的环境,进而高度还原了氢系统的工作环境,提升了对氢系统中待测件测试的准确性。

技术研发人员:李克强,倪永成,梅赟栋,陈雷雷,易正根
受保护的技术使用者:一汽解放汽车有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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