本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置。

背景技術(shù)：

1、氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)通過氫氣和氧氣在電堆內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成電，從而為整車或其他產(chǎn)品供電，具有功率密度高、環(huán)保無污染等特點(diǎn)。在燃料電池系統(tǒng)中，陽極(氫氣側(cè))一般通過循環(huán)泵或者引射器對出堆氫氣微氣回流利用，如果回流氣體中含有較多的液態(tài)水時(shí)，會導(dǎo)致電堆單低。在0℃以下的低溫環(huán)境下還面臨著電堆結(jié)冰的難題。同時(shí)，陽極循環(huán)中累積的液態(tài)水會加重氫循環(huán)泵或引射器的工作負(fù)荷，降低發(fā)動(dòng)機(jī)性能甚至導(dǎo)致故障。因此，一般都需要在電堆陽極出口安裝分水器，對氫出的液態(tài)水進(jìn)行分離后排除，保證回流氣體中不含有液態(tài)水。

2、中國專利cn115791135a公開的分水器測試裝置，通過儲水罐中收集到的液態(tài)水體積以及所用收集時(shí)間來計(jì)算分水器的分水效率。

3、中國專利cn115201696a公開的分水器測試裝置，在待測分水器的排水口接水收集器一，其排氣口接水收集器二。通過獲取待測分水器的輸入端-排氣口之間的氣壓差，得出分水器的流阻，以及，獲取水收集器一、水收集器二在設(shè)定時(shí)間內(nèi)的儲水量得出分水器的分水效率。

4、中國專利cn115579486a公開的分水器測試裝置，在分水器的進(jìn)口設(shè)置有第一壓力傳感器，分水器的出氣口設(shè)置有第二壓力傳感器。在中冷器和分水器之間的管路設(shè)置有高壓噴頭，該高壓噴頭與第一集水器連接，分水器的出液口連接第二集水器。通過第一壓力傳感器數(shù)據(jù)減去第二壓力傳感器數(shù)據(jù)得到分水器流阻。通過第二集水器收集到的水量與第一集水器內(nèi)注入水量的比值得到分水器的分水效率。

5、上述分水器測試裝置獲得的分水器性能測試結(jié)果均具有一定的局限性，無法獲得不同工況下分水器的分水效率，也無法得到分水器對不同粒徑大小分布的氣液混合器的分離效果，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)無法準(zhǔn)確評估分水器性能的問題。

2、一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置，包括分水器置入機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣模塊、噴淋霧化模塊、冷凝器、第一三通閥門、流量計(jì)、激光粒度儀、排水閥、量筒、背壓閥；其中，

3、分水器置入機(jī)構(gòu)，用于接入待測分水器；

4、第一三通閥門的輸入端依次經(jīng)冷凝器、噴淋霧化模塊接進(jìn)氣模塊的輸出端，其輸出端一作為主路端口依次經(jīng)流量計(jì)、激光粒度儀接待測分水器的輸入端，其輸出端二作為旁路端口連通外部大氣或接通收集容器；

5、待測分水器的氣體輸出端經(jīng)背壓閥連通外部大氣或接通收集容器，其液體輸出端經(jīng)排水閥接量筒；背壓閥，用于通過其開度調(diào)節(jié)模擬電堆流阻。

6、上述技術(shù)方案的有益效果如下：提供的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置增加了激光粒度儀11，能夠?qū)Υ郎y分水器12分水前的氣液混合狀態(tài)進(jìn)行測試，得到混合氣的粒徑大小分布，從而可獲得待測分水器12對不同氣液混合氣的分離效果。通過噴淋霧化模塊結(jié)合冷凝器可以設(shè)置不同的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，得到不同發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況下待測分水器12的分離效果。通過設(shè)置第一三通閥門5設(shè)置測試主路與旁路，能夠更好地模擬電堆的運(yùn)行情況，體積小，用戶體驗(yàn)佳，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本。

7、基于上述裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，該燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置還包括：

8、測試控制器，用于啟動(dòng)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置開啟測試功能后，根據(jù)待測分水器的使用環(huán)境以及發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)，確定測試介質(zhì)的供應(yīng)流量、空氣壓力、空氣溫度、空氣濕度各自范圍，進(jìn)而設(shè)置燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置的參數(shù)；以及，識別進(jìn)入待測分水器的測試介質(zhì)達(dá)到上述供應(yīng)流量、空氣壓力、空氣溫度、空氣濕度各自范圍后，控制第一三通閥門的輸出端一打開、輸出端二關(guān)閉，并通過調(diào)節(jié)背壓閥的開度模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)對應(yīng)的電堆流阻，以模擬待測分水器在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極的真實(shí)使用情況；以及，在模擬所述真實(shí)使用情況的過程中，實(shí)時(shí)獲取流量計(jì)、激光粒度儀、量筒各自的數(shù)據(jù)，根據(jù)激光粒度儀數(shù)據(jù)輸出發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)的混合氣粒徑大小分布，并根據(jù)流量計(jì)數(shù)據(jù)和量筒數(shù)據(jù)輸出待測分水器的分水效率。

9、進(jìn)一步，噴淋霧化模塊包括依次連通并集成于一體的噴淋霧化腔、噴淋蒸發(fā)腔；其中，

10、噴淋霧化腔，內(nèi)置多個(gè)霧化噴嘴，用于將進(jìn)氣模塊輸出的空氣進(jìn)行噴淋霧化增濕；

11、噴淋蒸發(fā)腔，內(nèi)置多層金屬翅片，用于在啟動(dòng)多層金屬翅片的加熱功能后，將噴淋霧化腔輸出的濕潤空氣中粒徑超過設(shè)定值的大顆粒液態(tài)水汽化，得到飽和濕氣；所述霧化噴嘴、所述多層金屬翅片的控制端均接測試控制器的輸出端。

12、進(jìn)一步，該燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置還包括主路閥門、旁通閥門、第二三通閥門；其中，

13、第二三通閥門的輸入端一經(jīng)旁通閥門接第一三通閥門的輸出端二，其輸入端二經(jīng)背壓閥接待測分水器氣體輸出端，其輸出端連通外部大氣或接通收集容器；

14、第一三通閥門的輸出端一依次經(jīng)主路閥門、流量計(jì)、激光粒度儀接待測分水器的輸入端。

15、進(jìn)一步，該燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置還包括消音器、集液器；其中，

16、第二三通閥門的輸出端經(jīng)消音器接集液器；

17、集液器，用于作為作為第二三通閥門輸出混合氣的收集容器。

18、進(jìn)一步，所有霧化噴嘴均安裝于噴淋霧化腔的上端；并且，

19、噴淋霧化腔的外側(cè)設(shè)有熱源；所述熱源的輸出端接噴淋蒸發(fā)腔內(nèi)置的多層金屬翅片，其控制端接測試控制器。

20、進(jìn)一步，進(jìn)氣模塊包括空壓機(jī)、高壓空氣儲罐中的至少一個(gè)；并且，

21、激光粒度儀采用平面透明石英玻璃工裝，以使激光可以垂直穿透激光粒度儀內(nèi)的混合氣；

22、冷凝器所用的換熱介質(zhì)為冷卻水，所述冷卻水的溫度可控，用于通過溫度調(diào)控控制形成液態(tài)水的粒徑大小。

23、進(jìn)一步，該燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置還包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、濕度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器；其中，

24、第一溫度傳感器，設(shè)于噴淋蒸發(fā)腔內(nèi)多層金屬翅片上或者熱源-多層金屬翅片之間的連接線路上，用于實(shí)時(shí)獲取熱源的溫度；

25、第二溫度傳感器，設(shè)于噴淋蒸發(fā)腔-冷凝器之間的氣體管路上，用于實(shí)時(shí)獲取噴淋蒸發(fā)腔輸出的含有液態(tài)水的飽和濕氣的溫度；

26、第三溫度傳感器、濕度傳感器、第一壓力傳感器，均設(shè)于流量計(jì)的輸入端處氣體管路上，用于實(shí)時(shí)獲取進(jìn)入待測分水器的飽和濕氣的溫度、濕度、氣壓；

27、第二壓力傳感器，設(shè)于待測分水器的氣體輸出端處氣體管路上，用于實(shí)時(shí)獲取待測分水器分水后氣體產(chǎn)物的氣壓。

28、進(jìn)一步，測試控制器執(zhí)行如下程序以完成對待測分水器的測試功能：

29、s1.根據(jù)待測分水器的使用環(huán)境以及當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)，確定測試介質(zhì)的供應(yīng)流量、空氣壓力、空氣溫度、空氣濕度各自范圍；

30、s2.關(guān)閉主路閥門，打開旁通閥門，根據(jù)測試介質(zhì)的供應(yīng)流量、空氣壓力設(shè)置進(jìn)氣模塊的參數(shù)，并根據(jù)測試介質(zhì)的空氣溫度、空氣濕度設(shè)置噴淋霧化模塊的參數(shù)，使得空氣經(jīng)噴淋霧化模塊、冷凝器后形成含有液態(tài)水的飽和濕氣進(jìn)入第一三通閥門的旁路端口；

31、s3.監(jiān)測第一溫度傳感器、第二溫度傳感器各自的數(shù)據(jù)，識別第一溫度傳感器、第二溫度傳感器各自的數(shù)據(jù)均穩(wěn)定后，打開主路閥門，關(guān)閉旁通閥門，使得所述飽和濕氣進(jìn)入第一三通閥門的主路端口；

32、s4.調(diào)節(jié)背壓閥的開度，模擬當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)對應(yīng)的電堆流阻；

33、s5.監(jiān)測第三溫度傳感器數(shù)據(jù)，識別第三溫度傳感器數(shù)據(jù)由第一設(shè)定溫度降低至第二設(shè)定溫度時(shí)，獲取在第二設(shè)定溫度的時(shí)刻流量計(jì)、第三溫度傳感器、濕度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器各自的數(shù)據(jù)；

34、s6.根據(jù)第一壓力傳感器、第二壓力傳感器各自的數(shù)據(jù)，得出待測分水器的流阻；

35、s7.開啟激光粒度儀，測量進(jìn)入待測分水器的氣液混合狀態(tài)，得到當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)的混合氣粒徑大小分布，并輸出當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)的混合氣數(shù)據(jù)報(bào)告；

36、s8.在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)陽極分水器測試裝置從關(guān)閉主路閥門、打開旁通閥門的時(shí)刻起運(yùn)行設(shè)定時(shí)間t后，獲取量筒的水量v，根據(jù)下面公式得出待測分水器的分水效率，

37、η＝v/(q×t)，

38、式中，q為第三溫度傳感器數(shù)據(jù)由第一設(shè)定溫度降低至第二設(shè)定溫度冷凝的液態(tài)水的理論流量；

39、s9.重新設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)，重復(fù)上述步驟s1～s8，完成所有發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)的測試。

40、進(jìn)一步，測試控制器還用于控制排水閥周期性開啟，模擬當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)下燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)真實(shí)排水閥的實(shí)際開啟過程；并且，

41、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器的采集精度，不超過測試介質(zhì)的空氣壓力的2％。

42、提供
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分是為了以簡化的形式來介紹對概念的選擇，它們在下文的具體實(shí)施方式中將被進(jìn)一步描述。發(fā)明內(nèi)容部分無意標(biāo)識本發(fā)明的重要特征或必要特征，也無意限制本發(fā)明的范圍。