本發(fā)明涉及燃料電池電源領(lǐng)域，特別涉及一種快速調(diào)節(jié)燃料電池測(cè)試臺(tái)氣體溫濕度的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在燃料電池開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要對(duì)燃料電池的性能及控制參數(shù)進(jìn)行測(cè)試標(biāo)定，摸索出燃料電池堆在不同的工作狀態(tài)下所需氣體的流量，溫度，壓力，濕度等值。針對(duì)燃料電池堆開(kāi)發(fā)過(guò)程中的性能測(cè)試需求，必須有專門能快速更改陰極，陽(yáng)極氣體流量，溫度，壓力，濕度等參數(shù)的供應(yīng)系統(tǒng)，使之滿足燃料電池測(cè)試時(shí)，不同條件下的燃料電池性能測(cè)試需求。

目前，針對(duì)燃料電池開(kāi)發(fā)的測(cè)試系統(tǒng)普遍存在溫濕度變化響應(yīng)慢，時(shí)間長(zhǎng)，控制精度差，溫度控制只考慮升溫，沒(méi)有降溫等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種快速調(diào)節(jié)燃料電池測(cè)試臺(tái)氣體溫濕度的系統(tǒng)，提高了燃料電池測(cè)試的準(zhǔn)確性，縮短了測(cè)試時(shí)間。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種快速調(diào)節(jié)燃料電池測(cè)試臺(tái)氣體溫濕度的系統(tǒng)，其特征在于，包括氣體預(yù)熱器、干濕氣比例調(diào)節(jié)閥、增濕罐、干濕氣體混合器、溫度自控模塊、膨脹水箱、高壓泵、熱水循環(huán)泵、汽水分離器和目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器；

所述氣體預(yù)熱器分別接干濕氣比例調(diào)節(jié)閥、目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器的熱端出口和膨脹水箱，所述干濕氣比例調(diào)節(jié)閥的濕氣出口接增濕罐的氣體入口，所述增濕罐的氣體出口和干濕氣比例調(diào)節(jié)閥的干氣出口分別與干濕氣體混合器的濕氣入口和干氣出口相接，所述增濕罐的排水口接膨脹水箱，所述膨脹水箱的出口接溫度自控模塊的入口，所述溫度自控模塊的出口分別接高壓泵的入口和熱水循環(huán)泵的入口，所述高壓泵的出口接回增濕罐，所述熱水循環(huán)泵的出口接目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器的熱端入口，所述目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器的冷端入口接干濕氣體混合器的氣體出口，所述目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器的冷端出口接汽水分離器的入口。

其中，所述增濕罐內(nèi)裝有高壓霧化噴頭組和濕膜；所述高壓霧化噴頭組位于增濕罐內(nèi)的中部，與高壓泵的出口相接；所述濕膜靠近增濕罐的氣體出口；所述增濕罐的下方裝有疏水閥，增濕罐的排水口經(jīng)疏水閥后與膨脹水箱相接。

其中，所述干濕氣比例調(diào)節(jié)閥帶有濕度自控模塊，所述濕度自控模塊通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與測(cè)試臺(tái)中的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊連接。

其中，所述溫度自控模塊包括加熱器、散熱器和控制子模塊，所述控制子模塊通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與測(cè)試臺(tái)中的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊連接，用于控制加熱器和散熱器的運(yùn)行。

其中，所述汽水分離器底部的排水口接排水電磁閥后放空，所述汽水分離器的氣體出口管路上接有溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器與測(cè)試臺(tái)中的上位機(jī)通訊連接。

本發(fā)明的有益效果為：通過(guò)本系統(tǒng)的使用，實(shí)現(xiàn)氣體溫度快速升降溫循環(huán)變化對(duì)燃料電池影響的相關(guān)測(cè)試；實(shí)現(xiàn)氣體濕度快速循環(huán)變化對(duì)燃料電池影響的相關(guān)測(cè)試；以及減少溫濕度變化等待時(shí)間，達(dá)到快速響應(yīng)的需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的原理示意圖。

圖2為增濕罐部件示意圖。

圖3為增濕罐管路連接示意圖。

圖4為濕度自控模塊原理示意圖。

圖5為溫度自控模塊原理示意圖。

圖6為本發(fā)明的實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，一種快速調(diào)節(jié)燃料電池測(cè)試臺(tái)氣體溫濕度的系統(tǒng)，包括氣體預(yù)熱器1、干濕氣比例調(diào)節(jié)閥2、增濕罐3、干濕氣體混合器4、溫度自控模塊5、膨脹水箱6、高壓泵7、熱水循環(huán)泵8、汽水分離器9和目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器13。

氣體預(yù)熱器1分別接干濕氣比例調(diào)節(jié)閥2、目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器13的熱端出口和膨脹水箱6，干濕氣比例調(diào)節(jié)閥2的濕氣出口接增濕罐3的氣體入口，增濕罐3的氣體出口和干濕氣比例調(diào)節(jié)閥2的干氣出口分別與干濕氣體混合器4的濕氣入口和干氣出口相接，增濕罐3的排水口接膨脹水箱6，膨脹水箱6的出口接溫度自控模塊5的入口，溫度自控模塊5的出口分別接高壓泵7的入口和熱水循環(huán)泵8的入口，高壓泵7的出口接回增濕罐3，熱水循環(huán)泵8的出口接目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器13的熱端入口，目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器13的冷端入口接干濕氣體混合器4的氣體出口，目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器13的冷端出口接汽水分離器9的入口。

汽水分離器9底部的排水口接排水電磁閥后放空，所述汽水分離器9的氣體出口管路上接有溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器與測(cè)試臺(tái)中的上位機(jī)通訊連接。

如圖2和圖2所示，增濕罐3內(nèi)裝有高壓霧化噴頭組12和濕膜11。所述高壓霧化噴頭組12位于增濕罐3內(nèi)的中部，與高壓泵7的出口相接。所述濕膜11靠近增濕罐3的氣體出口，以保證增濕后的氣體不含液態(tài)水顆粒。所述增濕罐3的下方裝有疏水閥13，增濕罐3的排水口經(jīng)疏水閥13后與膨脹水箱6相接，用于及時(shí)排空罐內(nèi)液態(tài)水。

如圖4所示，所述干濕氣比例調(diào)節(jié)閥2帶有濕度自控模塊，所述濕度自控模塊通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與測(cè)試臺(tái)中的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊連接。

如圖5所示，所述溫度自控模塊5包括加熱器、散熱器和控制子模塊，所述控制子模塊通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與測(cè)試臺(tái)中的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊連接，用于控制加熱器和散熱器的運(yùn)行。

如圖6所示，本系統(tǒng)使用時(shí)，在汽水分離器9的氣體出口端接燃料電池堆，氣體預(yù)熱器1的氣體入口接氣源(空氣或氫氣)。為方便將氣體調(diào)壓至燃料電池堆測(cè)試所需壓力，在氣體預(yù)熱器1的氣體入口可以裝減壓閥或流量控制器。

本系統(tǒng)的工作原理如下：氣體進(jìn)入氣體預(yù)熱器1，本系統(tǒng)根據(jù)測(cè)試需求，通過(guò)溫度自控模塊5快速調(diào)節(jié)氣體預(yù)熱器1熱端介質(zhì)到目標(biāo)溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的預(yù)熱。接著，預(yù)熱后的氣體分兩路流出，一路通過(guò)干濕氣比例調(diào)節(jié)閥2進(jìn)入增濕罐3，通過(guò)溫度自控模塊5將管路中的水經(jīng)過(guò)加熱或散熱至測(cè)試所需目標(biāo)溫度，再由高壓泵7增壓至高壓霧化噴頭組12的額定工作壓力后，通過(guò)高壓霧化噴頭組12對(duì)進(jìn)入增濕罐3內(nèi)的氣體進(jìn)行增濕，增濕后的氣體通過(guò)濕膜11去除液態(tài)水顆粒成為濕度飽和氣體后進(jìn)入干濕氣體混合器4；另一路直接進(jìn)入干濕氣體混合器4?；旌虾蟮臍怏w再通過(guò)目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)器13汽化氣體中的水份并調(diào)節(jié)氣體露點(diǎn)溫度至測(cè)試所需目標(biāo)值后，進(jìn)入汽水分離器9去除氣體中的液態(tài)水顆粒，最終進(jìn)入燃料電池堆。

其中，干濕氣比例調(diào)節(jié)閥2中的濕度自控模塊，通過(guò)安裝在燃料電池堆陰極(陽(yáng)極)氣體入口處的溫濕度傳感器反饋值和目標(biāo)值的對(duì)比，進(jìn)行PI算法后，調(diào)節(jié)干濕氣比例調(diào)節(jié)閥2的角度，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速地更改，最終達(dá)到使得進(jìn)入燃料電池堆的氣體溫濕度可以快速更改為測(cè)試所需目標(biāo)溫濕度的目的。