[实用新型]质子交换膜氢燃料电池发动机系统模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种质子交换膜氢燃料电池发动机系统模拟装置包括电堆模拟模块、热管理系统、空气系统和氢气系统及用于监测电堆模拟模块、热管理系统、空气系统和氢气系统的控制装置。电堆模拟模块上设有冷却水管道、氢气管和空气管道，氢气管道至少为两个。本申请通过调节进入氢气管道内的气体压力，进而通过控制装置检测模拟燃料电池工作过程中不同状态，进而实现系统模拟。由于采用空气替代氢气，避免实验过程中燃料电池内气体泄露的情况，有效地提高了燃料电池模拟安全性。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统模拟技术领域，特别涉及一种质子交换膜氢燃料电池发动机系统模拟装置。

背景技术

质子交换膜氢燃料电池中，质子交换膜是以质子为导电电荷的聚合物。质子交换膜氢燃料电池是用质子交换膜做电解质的燃料电池。燃料电池是将外部供应的燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能(直流电)及生成热和反应产物的电化学装置。电堆有两个或多个单电池和其他必要结构件组成的具有统一电输出的组合体(必要结构体包括极板、急流板、端板、密封件等)。

电解质膜氢燃料电池质子交换膜价格昂贵易受污染导致失效且机械强度与抗压性能远远弱于传统金属部件，加之真实燃料电池发动机使用的氢气为易燃易爆物。如果采用真实氢气进行模拟试验时，清洗泄漏，容易产生爆炸，导致燃料电池模拟安全性降低。

因此，如何提高燃料电池模拟安全性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种质子交换膜氢燃料电池发动机系统模拟装置，以提高燃料电池模拟安全性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种质子交换膜氢燃料电池发动机系统模拟装置，包括：

电堆模拟模块，所述电堆模拟模块上设有冷却水管道、氢气管道和空气管道，所述氢气管道至少为两个；

热管理系统，所述热管理系统两端分别与所述冷却水管道的进水端和输出端连通，用于向所述冷却水管道输送冷却液；

空气系统，所述空气系统两端分别与所述空气管道的进气端和出气端连接，且用于向所述空气通道输入预设流量及温度的空气；

氢气系统，所述氢气系统包括与所述氢气管道进气口连接的氢气进气组件及与所述氢气管道出气口连接的氢气出气组件，所述氢气进气组件包括用于向氢气管道输送预设流量空气的模拟氢气源装置；

及用于监测所述电堆模拟模块、所述热管理系统、所述空气系统和所述氢气系统的控制装置。

优选地，所述空气系统包括与所述空气管道进气口连接的空气进气组件及与所述空气管道出气口连接的空气出气组件；

所述空气进气组件的进气管道上沿气体流向依次设有空气系统执行器、进气测量传感器、进气调节装置、压力传感器、中冷器及进堆温湿压传感器；

所述空气出气组件的出气管道上沿气体流向依次设有出堆温湿压传感器、出气调节装置，所述进气测量传感器、进堆温湿压传感器及所述出堆温湿压传感器与所述控制装置连接。

优选地，所述进气调节装置和所述出气调节装置均包括空压机及压力传感器，所述压力传感器与所述控制装置连接；

所述进气管道和所述出气管道共用同一个空气湿度调节装置；

所述空气系统执行器包括用于加热进气气体温度的加热装置及调节进气量的手动调节阀。

优选地，所述氢气进气组件的进气管道上沿气体流向依次设有出气压力传感器、第一调节阀、第二调节阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第三调节阀及进堆压力传感器，所述模拟氢气源装置设置在所述出气压力传感器的进气端；