[发明专利]一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的试验装置及控制方法

权利要求书

1.一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的试验装置，其特征在于，包括透明燃料电池室(6)、非润湿液体注入单元、信息采集单元和控制器(1)；在透明燃料电池室(6)内部自下往上设为催化层(10)、微孔层(11)、气体扩散层(12)和液体突破层(14)；将玻璃纤维布作为催化层(10)，在玻璃纤维布上表面浇注尺寸均匀的玻璃珠，形成微孔层(11)；在微孔层(11)的上部填充水凝胶珠形成气体扩散层(12)；将珍珠或玻璃球填充在气体扩散层(12)的顶部作为液体突破层(14)；且透明燃料电池室(6)内用蒸馏水作为孔隙填充液(13)；

信息采集单元包括压力传感器和温度传感器(8)，信息采集单元信号连接控制器(1)，将采集试验过程中的压力信息和温度信息输入控制器(1)；

非润湿液体注入单元包括输入管路及非润湿液体，通过输入管路连接透明燃料电池室(6)，将非润湿液体注入透明燃料电池室(6)内；

输入管路包括管路(4)和注射泵(2)，管路(4)的一端连接透明燃料电池室(6)的液体进口(9)，另一端连接注射泵(2)，在注射泵(2)内储存有非润湿液体(3)，注射泵(2)电信号连接控制器(1)，由控制器(1)控制注射泵(2)的工作启停，进而实现对透明燃料电池室(6)内注入非润湿液体(3)的启停。

2.根据权利要求1所述的一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的试验装置，其特征在于，在管路(4)和液体进口(9)处设置第一压力传感器(5)，用于采集注射泵(2)出口和液体进口(9)两端的压差参数；在液体进口(9)、液体突破层(14)处设置第二压力传感器(15)，用于采集液体进口(9)和液体突破层(14)两端的压差参数。

3.根据权利要求1所述的一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的试验装置，其特征在于，在透明燃料电池室(6)内设置加热垫片(7)，用于对透明燃料电池室(6)内部进行加热模拟工作时的温度；在透明燃料电池室(6)内部设置温度传感器(8)，利用温度传感器(8)采集透明燃料电池室(6)内的温度。

4.根据权利要求1所述的一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的试验装置，其特征在于，采用大豆油和四氯化碳的染色混合物作为非润湿液体(3)。

5.根据权利要求1所述的一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的试验装置，其特征在于，为了制备疏水性气体扩散层(12)，水凝胶珠须在蒸馏水中停留5h；当饱和水凝胶珠直径为1cm时，随机加入透明燃料电池室(6)。

6.一种基于权利要求1所述的一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的试验装置的模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，采集透明燃料电池室(6)内的温度信号；

S2，将所采集的透明燃料电池室(6)内的温度信号与燃料电池温度阈值进行比较，当透明燃料电池室(6)内的温度低于温度阈值，则需要对透明燃料电池室(6)进行加热，否则不需要对透明燃料电池室(6)进行加热；

S3，控制器(1)中选取模拟工况，控制器(1)根据相应的模拟工况发出控制信号给注射泵(2)控制注射流量速度，观察透明燃料电池室(6)内部水驱现象，并且控制器(1)持续收集第二压力传感器(15)反馈的压降信号；当非润湿液体(3)注射总量为200mL，控制结束。

7.根据权利要求6所述的一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的控制方法，其特征在于，所述燃料电池温度阈值设置为75℃。

8.根据权利要求6所述的一种模拟燃料电池气体扩散层内部水驱的控制方法，其特征在于，所述模拟工况包括燃料电池高电流密度工况、燃料电池中电流密度工况和燃料电池低电流密度工况，各工况所对应的注射速率关系为：

当控制器(1)给出燃料电池高电流密度工况下，注射泵(2)的注射速率为高速率档位，恒定流速为80mL/h；

当控制器(1)给出燃料电池中电流密度工况下，注射泵(2)的注射速率为中速率档位，恒定流速为40mL/h；

当控制器(1)给出燃料电池低电流密度工况下，注射泵(2)的注射速率为低速率档位，恒定流速为10mL/h。