本發(fa)明涉(she)及燃料電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)源領域，特(te)別(bie)涉(she)及一種(zhong)快速調(diao)節燃料電(dian)(dian)池(chi)測(ce)試(shi)臺氣體溫濕度的(de)系統。

背景技術：

在(zai)(zai)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池開發(fa)過程中，需(xu)要對燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池的性能(neng)及(ji)控制(zhi)參數(shu)進行測試(shi)標定(ding)，摸索出燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池堆在(zai)(zai)不(bu)同的工(gong)作狀態下所需(xu)氣(qi)體的流(liu)量(liang)，溫(wen)度(du)，壓力(li)，濕(shi)度(du)等值(zhi)。針(zhen)對燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池堆開發(fa)過程中的性能(neng)測試(shi)需(xu)求(qiu)，必須有專門能(neng)快速更改陰極，陽極氣(qi)體流(liu)量(liang)，溫(wen)度(du)，壓力(li)，濕(shi)度(du)等參數(shu)的供(gong)應系統，使之滿足(zu)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池測試(shi)時，不(bu)同條件下的燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池性能(neng)測試(shi)需(xu)求(qiu)。

目前，針對(dui)燃料電池開發的(de)測試系(xi)統普遍存(cun)在溫(wen)濕度變化響(xiang)應慢(man)，時間長，控制精度差，溫(wen)度控制只考慮(lv)升溫(wen)，沒有(you)降溫(wen)等缺點。

技術實現要素：

本發明的目的在(zai)于(yu)針對上述問(wen)題，提供了一種快速調節(jie)燃(ran)料電(dian)池測(ce)試臺氣(qi)體溫濕度的系(xi)統，提高了燃(ran)料電(dian)池測(ce)試的準確性(xing)，縮(suo)短(duan)了測(ce)試時間。

本發明的目(mu)的是這樣(yang)實(shi)現(xian)的：

一(yi)種快速(su)調(diao)節燃料(liao)電(dian)池測試臺氣體溫濕度的系統，其特征在于(yu)，包括氣體預熱器(qi)(qi)、干濕氣比例調(diao)節閥、增濕罐、干濕氣體混合器(qi)(qi)、溫度自控模塊、膨脹水箱、高壓(ya)泵、熱水循環泵、汽水分離器(qi)(qi)和目標溫度調(diao)節器(qi)(qi)；

所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)氣(qi)(qi)體(ti)預熱(re)器(qi)(qi)(qi)分別(bie)(bie)接干(gan)(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)比(bi)例(li)調(diao)(diao)(diao)節(jie)閥(fa)、目標(biao)溫(wen)(wen)度(du)調(diao)(diao)(diao)節(jie)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)端(duan)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)(he)膨脹(zhang)水箱(xiang)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)干(gan)(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)比(bi)例(li)調(diao)(diao)(diao)節(jie)閥(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接增濕(shi)(shi)罐的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)入(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)增濕(shi)(shi)罐的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)(he)干(gan)(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)比(bi)例(li)調(diao)(diao)(diao)節(jie)閥(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)(gan)氣(qi)(qi)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)分別(bie)(bie)與(yu)干(gan)(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)體(ti)混(hun)合(he)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)入(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)(he)干(gan)(gan)氣(qi)(qi)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)相接，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)增濕(shi)(shi)罐的(de)(de)(de)(de)(de)(de)排水口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接膨脹(zhang)水箱(xiang)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)膨脹(zhang)水箱(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接溫(wen)(wen)度(du)自(zi)(zi)控(kong)模塊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)入(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)溫(wen)(wen)度(du)自(zi)(zi)控(kong)模塊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)分別(bie)(bie)接高(gao)壓泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)入(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)(he)熱(re)水循環泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)入(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)高(gao)壓泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接回增濕(shi)(shi)罐，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)熱(re)水循環泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接目標(biao)溫(wen)(wen)度(du)調(diao)(diao)(diao)節(jie)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)端(duan)入(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)目標(biao)溫(wen)(wen)度(du)調(diao)(diao)(diao)節(jie)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)端(duan)入(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接干(gan)(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)體(ti)混(hun)合(he)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)目標(biao)溫(wen)(wen)度(du)調(diao)(diao)(diao)節(jie)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)端(duan)出(chu)(chu)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接汽水分離(li)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)入(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)。

其中，所(suo)述(shu)增濕(shi)(shi)罐內(nei)裝有(you)高(gao)(gao)壓霧化噴(pen)頭(tou)組和濕(shi)(shi)膜；所(suo)述(shu)高(gao)(gao)壓霧化噴(pen)頭(tou)組位于增濕(shi)(shi)罐內(nei)的(de)中部，與高(gao)(gao)壓泵(beng)的(de)出口(kou)(kou)相(xiang)接(jie)；所(suo)述(shu)濕(shi)(shi)膜靠近增濕(shi)(shi)罐的(de)氣體出口(kou)(kou)；所(suo)述(shu)增濕(shi)(shi)罐的(de)下方裝有(you)疏水閥，增濕(shi)(shi)罐的(de)排水口(kou)(kou)經疏水閥后與膨脹(zhang)水箱(xiang)相(xiang)接(jie)。

其中，所述(shu)(shu)干濕氣比(bi)例調節閥(fa)帶(dai)有濕度(du)自控模塊，所述(shu)(shu)濕度(du)自控模塊通過通訊(xun)網絡(luo)與測(ce)試臺中的上(shang)位機實現通訊(xun)連接。

其中(zhong)，所(suo)述溫度自控模塊包(bao)括(kuo)加(jia)熱器、散(san)熱器和控制子(zi)(zi)模塊，所(suo)述控制子(zi)(zi)模塊通過通訊網絡(luo)與測試臺中(zhong)的(de)(de)上位(wei)機實現通訊連(lian)接，用于控制加(jia)熱器和散(san)熱器的(de)(de)運行。

其(qi)中(zhong)，所述汽(qi)水(shui)分離(li)器(qi)底部的排水(shui)口接(jie)排水(shui)電磁閥后放空，所述汽(qi)水(shui)分離(li)器(qi)的氣體出口管路(lu)上(shang)接(jie)有溫濕(shi)(shi)度(du)傳(chuan)(chuan)感器(qi)，所述溫濕(shi)(shi)度(du)傳(chuan)(chuan)感器(qi)與測試(shi)臺中(zhong)的上(shang)位機(ji)通訊連接(jie)。

本發明的(de)(de)有益效果(guo)為：通過(guo)本系統的(de)(de)使(shi)用，實現氣(qi)(qi)體溫(wen)(wen)度(du)快(kuai)(kuai)速(su)升(sheng)降溫(wen)(wen)循環(huan)變(bian)化(hua)對燃料電池影響的(de)(de)相關測(ce)試；實現氣(qi)(qi)體濕度(du)快(kuai)(kuai)速(su)循環(huan)變(bian)化(hua)對燃料電池影響的(de)(de)相關測(ce)試；以(yi)及減少溫(wen)(wen)濕度(du)變(bian)化(hua)等待時間，達(da)到快(kuai)(kuai)速(su)響應的(de)(de)需(xu)求。

附圖說明

圖1為本發明(ming)的(de)原理(li)示意(yi)圖。

圖(tu)2為增濕罐部件(jian)示意圖(tu)。

圖(tu)3為增濕罐(guan)管路連接示意圖(tu)。

圖4為濕(shi)度自控模塊原理示(shi)意圖。

圖5為(wei)溫(wen)度自控模塊原理示(shi)意圖。

圖6為本發明的實施例示意圖。

具體實施方式

下面結(jie)合具體實(shi)施例和附圖(tu)，進一步(bu)闡述本發明。

如圖1所示，一種(zhong)快速(su)調節(jie)燃(ran)料電池(chi)測(ce)試臺(tai)氣體溫(wen)濕度的系統，包(bao)括氣體預(yu)熱器(qi)1、干濕氣比(bi)例調節(jie)閥(fa)2、增濕罐3、干濕氣體混(hun)合器(qi)4、溫(wen)度自(zi)控模塊(kuai)5、膨脹水(shui)箱6、高壓泵(beng)7、熱水(shui)循環泵(beng)8、汽(qi)水(shui)分離器(qi)9和目(mu)標溫(wen)度調節(jie)器(qi)13。

氣(qi)(qi)體(ti)預熱器1分(fen)別接(jie)干(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)比例調節(jie)閥2、目標(biao)溫(wen)度調節(jie)器13的(de)(de)熱端(duan)(duan)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)膨脹(zhang)水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)6，干(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)比例調節(jie)閥2的(de)(de)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接(jie)增(zeng)(zeng)(zeng)濕(shi)(shi)罐(guan)(guan)3的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)入(ru)(ru)(ru)(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，增(zeng)(zeng)(zeng)濕(shi)(shi)罐(guan)(guan)3的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)干(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)比例調節(jie)閥2的(de)(de)干(gan)氣(qi)(qi)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)分(fen)別與干(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)體(ti)混合器4的(de)(de)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)入(ru)(ru)(ru)(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)干(gan)氣(qi)(qi)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)相接(jie)，增(zeng)(zeng)(zeng)濕(shi)(shi)罐(guan)(guan)3的(de)(de)排水(shui)(shui)(shui)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接(jie)膨脹(zhang)水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)6，膨脹(zhang)水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)6的(de)(de)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接(jie)溫(wen)度自控模塊(kuai)5的(de)(de)入(ru)(ru)(ru)(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，溫(wen)度自控模塊(kuai)5的(de)(de)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)分(fen)別接(jie)高壓(ya)泵(beng)7的(de)(de)入(ru)(ru)(ru)(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)熱水(shui)(shui)(shui)循(xun)環(huan)泵(beng)8的(de)(de)入(ru)(ru)(ru)(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，高壓(ya)泵(beng)7的(de)(de)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接(jie)回增(zeng)(zeng)(zeng)濕(shi)(shi)罐(guan)(guan)3，熱水(shui)(shui)(shui)循(xun)環(huan)泵(beng)8的(de)(de)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接(jie)目標(biao)溫(wen)度調節(jie)器13的(de)(de)熱端(duan)(duan)入(ru)(ru)(ru)(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，目標(biao)溫(wen)度調節(jie)器13的(de)(de)冷端(duan)(duan)入(ru)(ru)(ru)(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接(jie)干(gan)濕(shi)(shi)氣(qi)(qi)體(ti)混合器4的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)，目標(biao)溫(wen)度調節(jie)器13的(de)(de)冷端(duan)(duan)出口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)接(jie)汽水(shui)(shui)(shui)分(fen)離器9的(de)(de)入(ru)(ru)(ru)(ru)口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)。

汽水分(fen)(fen)離器9底部的(de)排(pai)水口接(jie)排(pai)水電(dian)磁閥后(hou)放空，所述汽水分(fen)(fen)離器9的(de)氣體出口管(guan)路(lu)上(shang)接(jie)有溫濕度(du)傳感(gan)器，所述溫濕度(du)傳感(gan)器與測試臺中(zhong)的(de)上(shang)位機(ji)通訊(xun)連接(jie)。

如圖(tu)2和圖(tu)2所(suo)示，增(zeng)濕罐3內裝(zhuang)有(you)高壓霧化噴(pen)頭(tou)組(zu)12和濕膜(mo)11。所(suo)述(shu)高壓霧化噴(pen)頭(tou)組(zu)12位于(yu)增(zeng)濕罐3內的(de)(de)(de)中(zhong)部，與(yu)高壓泵7的(de)(de)(de)出口相(xiang)接(jie)。所(suo)述(shu)濕膜(mo)11靠近增(zeng)濕罐3的(de)(de)(de)氣體(ti)出口，以保證增(zeng)濕后的(de)(de)(de)氣體(ti)不含液態水(shui)(shui)(shui)顆(ke)粒。所(suo)述(shu)增(zeng)濕罐3的(de)(de)(de)下(xia)方裝(zhuang)有(you)疏水(shui)(shui)(shui)閥(fa)13，增(zeng)濕罐3的(de)(de)(de)排(pai)水(shui)(shui)(shui)口經疏水(shui)(shui)(shui)閥(fa)13后與(yu)膨脹水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)6相(xiang)接(jie)，用于(yu)及時排(pai)空(kong)罐內液態水(shui)(shui)(shui)。

如圖4所示，所述干(gan)濕(shi)氣比例(li)調節閥(fa)2帶有濕(shi)度(du)自控模塊，所述濕(shi)度(du)自控模塊通過通訊網絡(luo)與測試臺(tai)中的上位(wei)機實現通訊連(lian)接。

如(ru)圖5所(suo)(suo)示，所(suo)(suo)述溫度自控(kong)模(mo)塊(kuai)5包括(kuo)加熱器(qi)、散熱器(qi)和控(kong)制(zhi)(zhi)子模(mo)塊(kuai)，所(suo)(suo)述控(kong)制(zhi)(zhi)子模(mo)塊(kuai)通過通訊(xun)網絡與測(ce)試(shi)臺中(zhong)的上位機實現通訊(xun)連(lian)接(jie)，用于(yu)控(kong)制(zhi)(zhi)加熱器(qi)和散熱器(qi)的運行。

如圖6所(suo)(suo)示，本系統使(shi)用(yong)時(shi)，在汽水分離(li)器(qi)9的氣(qi)(qi)(qi)體出口(kou)端接燃料(liao)電池堆，氣(qi)(qi)(qi)體預熱(re)器(qi)1的氣(qi)(qi)(qi)體入口(kou)接氣(qi)(qi)(qi)源(yuan)(空氣(qi)(qi)(qi)或氫氣(qi)(qi)(qi))。為方便將氣(qi)(qi)(qi)體調壓(ya)至燃料(liao)電池堆測試(shi)所(suo)(suo)需壓(ya)力，在氣(qi)(qi)(qi)體預熱(re)器(qi)1的氣(qi)(qi)(qi)體入口(kou)可以(yi)裝減壓(ya)閥(fa)或流量控制器(qi)。

本(ben)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)原理如下(xia)：氣(qi)(qi)體(ti)進入(ru)氣(qi)(qi)體(ti)預(yu)熱(re)(re)(re)器(qi)1，本(ben)系(xi)統根(gen)據測(ce)(ce)試需求(qiu)，通(tong)過(guo)溫(wen)(wen)度(du)(du)自控模(mo)塊5快(kuai)速調(diao)節氣(qi)(qi)體(ti)預(yu)熱(re)(re)(re)器(qi)1熱(re)(re)(re)端介質到目(mu)標溫(wen)(wen)度(du)(du)，實現(xian)對氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)預(yu)熱(re)(re)(re)。接著(zhu)，預(yu)熱(re)(re)(re)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)兩路(lu)流出，一(yi)路(lu)通(tong)過(guo)干濕氣(qi)(qi)比例調(diao)節閥2進入(ru)增濕罐3，通(tong)過(guo)溫(wen)(wen)度(du)(du)自控模(mo)塊5將(jiang)管路(lu)中的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)經(jing)過(guo)加熱(re)(re)(re)或散熱(re)(re)(re)至測(ce)(ce)試所需目(mu)標溫(wen)(wen)度(du)(du)，再(zai)由高(gao)壓(ya)泵7增壓(ya)至高(gao)壓(ya)霧(wu)化噴頭組12的(de)(de)(de)(de)(de)額定(ding)工作(zuo)壓(ya)力后(hou)，通(tong)過(guo)高(gao)壓(ya)霧(wu)化噴頭組12對進入(ru)增濕罐3內的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)進行增濕，增濕后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)通(tong)過(guo)濕膜11去除(chu)液(ye)態(tai)水(shui)(shui)顆(ke)粒成為濕度(du)(du)飽和氣(qi)(qi)體(ti)后(hou)進入(ru)干濕氣(qi)(qi)體(ti)混合器(qi)4；另一(yi)路(lu)直接進入(ru)干濕氣(qi)(qi)體(ti)混合器(qi)4。混合后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)再(zai)通(tong)過(guo)目(mu)標溫(wen)(wen)度(du)(du)調(diao)節器(qi)13汽化氣(qi)(qi)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)份并調(diao)節氣(qi)(qi)體(ti)露點(dian)溫(wen)(wen)度(du)(du)至測(ce)(ce)試所需目(mu)標值后(hou)，進入(ru)汽水(shui)(shui)分(fen)離(li)器(qi)9去除(chu)氣(qi)(qi)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)態(tai)水(shui)(shui)顆(ke)粒，最終進入(ru)燃料電池堆。

其中，干濕氣(qi)(qi)比例調(diao)節閥(fa)2中的(de)(de)濕度(du)自(zi)控模塊，通過安裝在燃料電(dian)池堆陰極(陽極)氣(qi)(qi)體入口處的(de)(de)溫(wen)濕度(du)傳感器反饋值和目標(biao)值的(de)(de)對比，進行PI算(suan)法后，調(diao)節干濕氣(qi)(qi)比例調(diao)節閥(fa)2的(de)(de)角度(du)，并(bing)實現(xian)實時快速地更(geng)(geng)改，最終達到使得進入燃料電(dian)池堆的(de)(de)氣(qi)(qi)體溫(wen)濕度(du)可以快速更(geng)(geng)改為測試所需目標(biao)溫(wen)濕度(du)的(de)(de)目的(de)(de)。