[发明专利]一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统

说明书

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，包括电磁阀、换热器、温度传感器、压力传感器、水泵、温控阀、膨胀水箱、电导率传感器、流量计、液位计、增湿器等主要零部件；本发明可上下快速调节阴阳两侧增湿器水温以满足燃料电池快速变载增湿需求，在增湿器和燃料电池之间额外设置一路换热器以保证燃料电池进口气体湿度平稳，在燃料电池出口处设置一路换热器以冷凝尾气中的水分，提高分水效率；本发明系统可上下快速调节阴阳两侧增湿器水温以满足燃料电池快速变载增湿需求，在增湿器和燃料电池之间额外设置一路换热器以保证燃料电池进口气体湿度平稳，在燃料电池出口处设置一路换热器以冷凝尾气中的水分进一步提高分水效率。

技术领域

本发明属于燃料电池测试台技术领域，具体涉及一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的先进发电装置，是当前最具潜力的氢能应用方式。该发电装置具有环境友好、振动与噪音小、能量密度高、能量转换效率高、功率组合灵活等诸多优点。

燃料电池测试台用于测试电堆本体的电性能，以评价电堆的密封性能、热管理、电性能等，具体包括：通过对气体流量、气体湿度、气体压力、冷却水流量、电堆工作温度和冷却水温度等关键参数的精确控制，测量在不同条件下电压-电流曲线，功率-电流曲线和单片电压，也可进行恒电流、恒电压、恒功率、电流阶梯或斜坡、实时工况模拟等测试。其中燃料电池测试台冷却水系统一般用于冷却燃料电池电堆和负载。

目前燃料电池测试台的主要问题有：反应气增湿温度调节能力、精度、稳定性以及尾气汽水分离效率有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，为满足燃料电池测试台反应气增湿、尾气汽水分离等要求，设计一种燃料电池测试台冷却水系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种质子交换膜燃料电池测试台冷却水系统，包括外部冷却水支路、燃料电池冷却水支路、增湿水支路和反应气保温支路；所述的外部冷却水支路包括并联设置在负载两端的第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器，所述负载、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器通过连接管与外部冷却水管出口端相连，负载、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器和第七换热器的进口端分别通过第九电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀通过连接管进口端与外部冷却水管进口端相连，所述的外部冷却水进口还连接有温度传感器和压力传感器；第三换热器热侧进出口连接氧化气尾排管路，第六换热器热侧进出口连接燃料气尾排管路，用以冷凝阴阳侧尾气中的水分，提高分水效率；所述的燃料电池冷却水支路包括并联在第一换热器两端的燃料电池和第一膨胀水箱，第一换热器的另一出口端连接第十一电磁阀、燃料电池、第一膨胀水箱之后通过第一水泵连接第一换热器的另一进口端；所述的增湿水支路包括阳极增湿水支路和阴极增湿水支路；阳极增湿水支路包括并联在第二换热器两端的第一增湿器，第二换热器的另一出口端连接第一增湿器之后通过第二水泵连接在第二换热器的另一进口端；阴极增湿水支路包括并联在第七换热器两端的第二增湿器，第七换热器的另一出口端依次连接第二增湿器之后通过第七水泵连接在第七换热器的另一进口端；第一增湿器和第二增湿器用于提高增湿水温，第二换热器和第七换热器用于降低增湿水温，以满足燃料电池快速变载增湿需求；所述的反应气保温支路包括阳极反应气保温支路和阴极反应气保温支路，阳极反应气保温支路包括并联在第四换热器两端的第一加热器、第二加热器和第二膨胀水箱，第四换热器的另一出口端依次连接第一加热器、第二加热器、第二膨胀水箱之后通过第四水泵连接在第四换热器的另一进口端；阴极反应气保温支路包括并联在第五换热器两端的第三加热器、第四加热器和第三膨胀水箱，第五换热器的另一出口端依次连接第三加热器、第四加热器和第三膨胀水箱之后通过第五水泵连接在第五换热器的另一进口端；第一加热器用于加热未增湿燃料气，第二加热器用于加热增湿后燃料气，第三加热器用于加热未增湿氧化气，第四加热器用于加热增湿后氧化气，以保证燃料电池进口燃料气和氧化气湿度平稳。