[发明专利]燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置及方法

摘要

本发明涉及一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置及方法，该装置包括支架，支架上固定有2路水汽分离检测机构，水汽分离检测机构包括水汽分离单元、冷凝单元、分离水称重单元、冷凝水称重单元、气体温度检测单元和处理器，水汽分离单元气体输入端连接测试台加湿气体输出端或电堆阴阳极出口，水汽分离单元分离水输出端连接分离水称重单元，水汽分离单元分离气体输出端连接冷凝单元，冷凝单元冷凝水输出端连接冷凝水称重单元，气体温度检测单元分别设置在水汽分离单元气体输入端和冷凝单元气体输出端，分离水称重单元、冷凝水称重单元和气体温度检测单元均连接处理器。与现有技术相比，本发明结构简单，便于测试。 1

主权项

1.一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置，该装置包括支架，其特征在于，所述的支架上固定有2路水汽分离检测机构，所述的水汽分离检测机构包括水汽分离单元、冷凝单元、分离水称重单元、冷凝水称重单元、气体温度检测单元和处理器，所述的水汽分离单元气体输入端连接测试台加湿气体输出端或电堆阴阳极出口，水汽分离单元分离水输出端连接分离水称重单元，水汽分离单元分离气体输出端连接冷凝单元，冷凝单元冷凝水输出端连接冷凝水称重单元，所述的气体温度检测单元分别设置在水汽分离单元气体输入端和冷凝单元气体输出端，所述的分离水称重单元、冷凝水称重单元和气体温度检测单元均连接所述的处理器；

检测燃料电池测试台加湿气体时，使用其中1路水汽分离检测机构，测试台加湿气体输出端连接水汽分离单元气体输入端；

检测电池堆水平衡时，使用2路水气分离检测机构，2路水气分离检测机构的水汽分离单元气体输入端分别连接电堆阴极出口以及电池堆阳极出口。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置，其特征在于，所述的水汽分离单元水汽分离器和球阀，水汽分离器气体输入端连接测试台加湿气体输出端或电堆阴阳极出口，水汽分离器分离水输出端通过球阀连接分离水称重单元，水汽分离单元分离气体输出端连接冷凝单元。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置，其特征在于，所述的冷凝单元包括水箱、环形冷凝铜管和水循环泵，所述的环形冷凝铜管设置在水箱中，所述的水箱通过水循环泵连接循环水，环形冷凝铜管输入端连接水汽分离单元分离气体输出端，环形冷凝铜管冷凝水输出端连接冷凝水称重单元。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置，其特征在于，所述的分离水称重单元包括第一储水罐以及用于称量第一储水罐储存的分离水质量的第一分析天平，所述的第一储水罐连接水汽分离单元分离水输出端。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置，其特征在于，所述的冷凝水称重单元包括第二储水罐以及用于称量第二储水罐储存的冷凝水质量的第二分析天平，所述的第二储水罐连接冷凝单元冷凝水输出端。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置，其特征在于，所述的水汽分离单元固定在支架面板上，水汽分离单元的气体输入端和分离气体输出端的高度均低于加湿气体输出端以及电堆阴阳极出口的高度。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置，其特征在于，所述的气体温度检测单元包括温度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置，其特征在于，所述的支架底部设有行走轮。

9.一种采用如上述权利要求1～8任意一项燃料电池测试台加湿气体和电池堆水平衡检测装置进行检测的方法，其特征在于，该方法具体为：

当检测测试台加湿气体时：

(11)测试台加湿气体输出端连接至1路水汽分离检测机构中的水汽分离单元气体输入端，分离水称重单元称量分离水的重量为m1，冷凝水称重单元称量冷凝水的重量为m2，气体温度检测单元检测水汽分离单元气体输入端加湿气体温度为T1，气体温度检测单元检测冷凝单元气体输出端气体温度为T2，同时测量水汽分离单元气体输入端加湿气体流量L；

(12)计算测试台理论加湿水质量：X1＝L×W1×RH×t1，测试台实际加湿水质量：X2＝m1+m2+L×W2×t1，其中，W1为T1温度下对应饱和湿气体中的含水量，RH为理想加湿气体相对湿度，W2为T2温度下对应饱和湿气体中的含水量，t1为加湿气体测试总时间；

(13)比较X1和X2判断测试台加湿气体是否合格；

当检测电池堆水平衡时，此时电堆为放电状态：

(21)分别将电池堆阴极出口和阳极出口连接至1路水汽分离检测机构中的水汽分离单元气体输入端，2个分离水称重单元称量阴极分离水的重量为m11，阳极分离水的重量为m21，2个冷凝水称重单元称量阴极冷凝水的重量为m12，阳极冷凝水的重量为m22，气体温度检测单元检测阴极出口加湿气体温度为T11，阳极出口加湿气体温度为T21，气体温度检测单元检测阴极测试1路的冷凝单元气体输出端气体温度为T12，气体温度检测单元检测阳极测试1路的冷凝单元气体输出端气体温度为T22；

(22)计算阳极侧净水迁移量：Y2＝m21+m22+L2×W22×t‑L2×(a2‑1)×W21×RH×t，其中L2为水汽分离单元气体输入端的阳极气体流量，W22为T22温度下对应饱和湿气体中的含水量，W21为T21温度下对应饱和湿气体中的含水量，RH为理想加湿气体相对湿度，t为电池堆水平衡测试的总时间，a2为过量系数，a2>1；

(23)计算阴极侧净水迁移量：Y1＝G+L1×W11×RH×t‑[m11+m12+L1×(a1‑1)×W12×t]，G为阴极产水量，G＝L1/a1/22.4×2×18，L1为水汽分离单元气体输入端的阴极气体流量，W11为T11温度下对应饱和湿气体中的含水量，W12为T12温度下对应饱和湿气体中的含水量，RH为理想加湿气体相对湿度，t为电池堆水平衡测试的总时间，a1为过量系数，a1>1；

(24)比较Y1和Y2得到电池堆水平衡状态。