燃料电池加湿系统的测试装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921411454.2 (22)申请日 2019.08.28 (73)专利权人 武汉中极氢能产业创新中心有限 公司 地址 430205 湖北省武汉市自贸区高新大 道999号未来科技城海外人才大楼A座 4楼409-6室 (72)发明人 谭明波郝义国刘超 (74)专利代理机构 北京三高永信知识产权代理 有限责任公司 11138 代理人 徐立 (51)Int.Cl. H01M 8/04119(2016.01) H01M 8/0432(2016.01) H01M 8/0438(20。

2、16.01) H01M 8/04492(2016.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 燃料电池加湿系统的测试装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种燃料电池加湿系统 的测试装置， 涉及燃料电池领域， 该测试装置包 括气源、 水源、 第一球阀、 第二球阀、 质量流量控 制器、 温度传感器、 湿度传感器、 第一流量计和第 二流量计， 气源与第一球阀的进口连通， 第一球 阀的出口与质量流量控制器的进口连通， 水源与 第二球阀的进口连通， 第二球阀的出口与第一流 量计的进口连通。 通过设置温度传感器和湿度传 感器， 将温度传感器和湿度传感器与待测试的燃 料电池加湿。

3、系统的出气口， 可以检测出加湿后的 气体的温度和湿度， 根据供气的量、 消耗的水的 量、 加湿后的气体的温度和湿度可以测试燃料电 池加湿系统的加湿能力， 确保燃料电池加湿系统 能够满足燃料电池的加湿要求。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 210866376 U 2020.06.26 CN 210866376 U 1.一种燃料电池加湿系统的测试装置， 其特征在于， 所述测试装置包括气源(21)、 水源 (31)、 第一球阀(22)、 第二球阀(32)、 质量流量控制器(23)、 温度传感器(24)、 湿度传感器 (25)、 第一流量计(33)和第二流量计(34)， 所述气源(21)与。

4、所述第一球阀(22)的进口连通， 所述第一球阀(22)的出口与所述质量 流量控制器(23)的进口连通， 所述质量流量控制器(23)的出口用于与待测试的燃料电池加 湿系统(10)的进气口连通， 所述温度传感器(24)和所述湿度传感器(25)用于与所述待测试的燃料电池加湿系统 (10)的出气口连通， 所述水源(31)与所述第二球阀(32)的进口连通， 所述第二球阀(32)的出口与所述第一 流量计(33)的进口连通， 所述第一流量计(33)的出口用于与所述待测试的燃料电池加湿系 统(10)的进水口连通， 所述第二流量计(34)的进口用于与所述待测试的燃料电池加湿系统(10)的出水口连 通。 2.根据。

5、权利要求1所述的测试装置， 其特征在于， 还包括减压阀(26)， 所述减压阀(26) 连接在所述第一球阀(22)的出口和所述质量流量控制器(23)的进口之间。 3.根据权利要求1所述的测试装置， 其特征在于， 还包括第一压力传感器(27)， 所述第 一压力传感器(27)与所述质量流量控制器(23)的出口连接。 4.根据权利要求2所述的测试装置， 其特征在于， 还包括第二压力传感器(28)， 所述第 二压力传感器(28)用于与所述待测试的燃料电池加湿系统(10)的出气口连接。 5.根据权利要求1所述的测试装置， 其特征在于， 还包括控制台(40)， 所述控制台(40) 与所述质量流量控制器(23。

6、)、 所述温度传感器(24)、 所述湿度传感器(25)、 所述第一流量计 (33)和所述第二流量计(34)连接， 所述控制台(40)还用于与所述待测试的燃料电池加湿系 统(10)的控制器(11)连接。 6.根据权利要求5所述的测试装置， 其特征在于， 还包括用于测量所述待测试的燃料电 池加湿系统(10)的工作时长的计时器(50)， 所述计时器(50)与所述控制台(40)连接。 7.根据权利要求1所述的测试装置， 其特征在于， 所述气源(21)和所述第一球阀(22)的 进口之间、 所述水源(31)和所述第二球阀(32)的进口之间分别设置有过滤器(60)。 8.根据权利要求1所述的测试装置， 其特。

7、征在于， 所述气源(21)和所述第一球阀(22)的 进口之间还连接有空气干燥器(70)。 9.根据权利要求1所述的测试装置， 其特征在于， 所述第一流量计(33)和所述第二流量 计(34)均为涡轮流量计。 10.根据权利要求1所述的测试装置， 其特征在于， 还包括蓄水瓶(80)， 所述蓄水瓶(80) 用于与所述待测试的燃料电池加湿系统(10)的出水口连通， 所述蓄水瓶(80)还与所述水源 (31)连通。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210866376 U 2 燃料电池加湿系统的测试装置 技术领域 0001 本实用新型涉及燃料电池领域， 特别涉及一种燃料电池加湿系统的测试装置。 背景技术 。

8、0002 燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置， 属于电化学 发电， 电化学发电是继水力发电、 热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。 0003 燃料电池通过阳极的氢气和阴极的氧气(或空气)发生化学反应而产生电能。 在燃 料电池的运行过程中， 为了使质子交换膜得到合理的润滑， 减少质子传导的阻力， 需要对参 与反应的气体进行加湿。 因此通常与燃料电池一同设置有燃料电池加湿系统。 0004 燃料电池加湿系统的加湿能力对燃料电池的正常工作有较大的影响， 如果加湿不 足， 会导致质子交换膜脱水， 降低电池性能， 但如果加湿过度， 会增大燃料电池的排水负担， 严重时会造成电池。

9、水淹。 实用新型内容 0005 本实用新型实施例提供了一种燃料电池加湿系统的测试装置， 能够对燃料电池加 湿系统进行测试， 确保燃料电池加湿系统能够满足燃料电池的加湿要求。 0006 所述技术方案如下： 0007 本实用新型实施例提供了一种燃料电池加湿系统的测试装置， 所述测试装置包括 气源、 水源、 第一球阀、 第二球阀、 质量流量控制器、 温度传感器、 湿度传感器、 第一流量计和 第二流量计， 所述气源与所述第一球阀的进口连通， 所述第一球阀的出口与所述质量流量 控制器的进口连通， 所述质量流量控制器的出口用于与待测试的燃料电池加湿系统的进气 口连通， 所述温度传感器和所述湿度传感器用于与。

10、所述待测试的燃料电池加湿系统的出气 口连通， 所述水源与所述第二球阀的进口连通， 所述第二球阀的出口与所述第一流量计的 进口连通， 所述第一流量计的出口用于与所述待测试的燃料电池加湿系统的进水口连通， 所述第二流量计的进口用于与所述待测试的燃料电池加湿系统的出水口连通。 0008 可选地， 还包括减压阀， 所述减压阀连接在所述第一球阀的出口和所述质量流量 控制器的进口之间。 0009 可选地， 还包括第一压力传感器， 所述第一压力传感器与所述质量流量控制器的 出口连接。 0010 可选地， 还包括第二压力传感器， 所述第二压力传感器用于与所述待测试的燃料 电池加湿系统的出气口连接。 0011 。

11、可选地， 还包括控制台， 所述控制台与所述质量流量控制器、 所述温度传感器、 所 述湿度传感器、 所述第一流量计和所述第二流量计连接， 所述控制台还用于与所述待测试 的燃料电池加湿系统的控制器连接。 0012 可选地， 还包括用于测量所述待测试的燃料电池加湿系统的工作时长的计时器， 所述计时器与所述控制台连接。 说明书 1/5 页 3 CN 210866376 U 3 0013 可选地， 所述气源和所述第一球阀的进口之间、 所述水源和所述第二球阀的进口 之间分别设置有过滤器。 0014 可选地， 所述气源和所述第一球阀的进口之间还连接有空气干燥器。 0015 可选地， 所述第一流量计和所述第二。

12、流量计均为涡轮流量计。 0016 可选地， 还包括蓄水瓶， 所述蓄水瓶用于与所述待测试的燃料电池加湿系统的出 水口连通， 所述蓄水瓶还与所述水源连通。 0017 本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括： 通过设置气源、 第 一球阀、 质量流量控制器， 将气源与第一球阀的进口连通， 第一球阀的出口与质量流量控制 器的进口连通， 从而可以通过质量流量控制器的出口向待测试的燃料电池加湿系统的进气 口供气， 通过质量流量控制器可以准确得到气体的质量流量， 便于控制向燃料电池加湿系 统的供气的速度。 通过设置水源、 第二球阀、 第一流量计和第二流量计， 将水源与第二球阀 的进口连通， 第二。

13、球阀的出口与第一流量计的进口连通， 从而可以向待测试的燃料电池加 湿系统供水， 并通过第一流量计准确得出供水的量， 将第二流量计与待测试的燃料电池加 湿系统的出水口连通， 可以准确得出从待测试的燃料电池加湿系统中排出的水的量， 根据 供水的量和排出的水的量可以得出消耗的水的量。 通过设置温度传感器和湿度传感器， 将 温度传感器和湿度传感器与待测试的燃料电池加湿系统的出气口， 可以检测出加湿后的气 体的温度和湿度， 根据供气的量、 消耗的水的量、 加湿后的气体的温度和湿度可以测试燃料 电池加湿系统的加湿能力， 确保燃料电池加湿系统能够满足燃料电池的加湿要求。 附图说明 0018 为了更清楚地说明。

14、本实用新型实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实 施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图 获得其他的附图。 0019 图1是本实用新型实施例提供的一种燃料电池加湿系统的测试装置的结构示意 图； 0020 图2是本实用新型实施例提供的另一种燃料电池加湿系统的测试装置的结构示意 图； 0021 图3是本实用新型实施例提供的另一种燃料电池加湿系统的测试装置的结构示意 图。 具体实施方式 0022 为使本实用新型的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对。

15、本实用新 型实施方式作进一步地详细描述。 0023 图1是本实用新型实施例提供的一种燃料电池加湿系统的测试装置的结构示意 图。 如图1所示， 该燃料电池加湿系统的测试装置包括气源21、 水源31、 第一球阀22、 第二球 阀32、 质量流量控制器23、 温度传感器24、 湿度传感器25、 第一流量计33和第二流量计34。 0024 气源21与第一球阀22的进口连通， 第一球阀22的出口与质量流量控制器23的进口 连通， 质量流量控制器23的出口用于与待测试的燃料电池加湿系统10的进气口连通。 说明书 2/5 页 4 CN 210866376 U 4 0025 温度传感器24和湿度传感器25用于。

16、与待测试的燃料电池加湿系统10的出气口连 通。 0026 水源31与第二球阀32的进口连通， 第二球阀32的出口与第一流量计33的进口连 通， 第一流量计33的出口用于与待测试的燃料电池加湿系统10的进水口连通。 0027 第二流量计34的进口用于与待测试的燃料电池加湿系统10的出水口连通。 0028 通过设置气源、 第一球阀、 质量流量控制器， 将气源与第一球阀的进口连通， 第一 球阀的出口与质量流量控制器的进口连通， 从而可以通过质量流量控制器的出口向待测试 的燃料电池加湿系统的进气口供气， 通过质量流量控制器可以准确得到气体的质量流量， 便于控制向燃料电池加湿系统的供气的速度。 通过设置。

17、水源、 第二球阀、 第一流量计和第二 流量计， 将水源与第二球阀的进口连通， 第二球阀的出口与第一流量计的进口连通， 从而可 以向待测试的燃料电池加湿系统供水， 并通过第一流量计准确得出供水的量， 将第二流量 计与待测试的燃料电池加湿系统的出水口连通， 可以准确得出从待测试的燃料电池加湿系 统中排出的水的量， 根据供水的量和排出的水的量可以得出消耗的水的量。 通过设置温度 传感器和湿度传感器， 将温度传感器和湿度传感器与待测试的燃料电池加湿系统的出气 口， 可以检测出加湿后的气体的温度和湿度， 根据供气的量、 消耗的水的量、 加湿后的气体 的温度和湿度可以测试燃料电池加湿系统的加湿能力， 确保。

18、燃料电池加湿系统能够满足燃 料电池的加湿要求。 0029 可选地， 气源21可以是氢气源或是空气源。 0030 图2是本实用新型实施例提供的另一种燃料电池加湿系统的测试装置的结构示意 图。 如图2所示， 气源21和第一球阀22的进口之间还可以连接有空气干燥器70。 空气干燥器 70中的干燥剂可以对气源21提供的气体进行干燥， 避免气源21供给的气体中原本的水对测 试结果产生影响。 0031 可选地， 气源21和第一球阀22的进口之间还可以设置有过滤器60。 通过过滤器60 可以对气源21供给的气体进行过滤， 滤除气体中可能存在的固体杂质， 例如粉尘等， 防止测 试装置在使用较长时间后， 出现质。

19、量流量控制器23等设备堵塞的问题。 0032 水源31可以是去离子水源。 0033 如图2所示， 水源31和第二球阀32的进口之间也可以设置有过滤器60。 通过过滤器 60对水源31供给的水进行过滤， 滤除其中可能存在的固体杂质， 避免固体杂质对第一流量 计33、 待测试的燃料电池加湿系统10等造成损坏。 0034 如图2所示， 该测试装置还可以包括减压阀26。 减压阀26连接在第一球阀22的出口 和质量流量控制器23的进口之间。 通常气源21提供的气体压力较高， 通过设置减压阀26可 以降低气源21提供的气体的压力， 避免高压气体损坏质量流量控制器23或待测试的燃料电 池加湿系统10。 00。

20、35 可选地， 该测试装置还可以包括第一压力传感器27。 第一压力传感器27与质量流 量控制器23的出口连接。 根据第一压力传感器27的检测， 可以准确获知质量流量控制器23 排出的气体的压力， 使气体以合适的压力供给到燃料电池加湿系统10中。 若压力过低， 可以 调节减压阀26， 提高进入质量流量控制器23的气体的压力， 使供给到燃料电池加湿系统10 中的气体的压力升高； 若压力过高， 可以调节减压阀26， 降低进入质量流量控制器23的气体 的压力， 使供给到燃料电池加湿系统10中的气体的压力降低。 说明书 3/5 页 5 CN 210866376 U 5 0036 如图2所示， 该测试装置。

21、还可以包括第二压力传感器28。 第二压力传感器28用于与 待测试的燃料电池加湿系统10的出气口连接。 在进行测试时， 根据第二压力传感器28的检 测， 可以准确获知经过燃料电池加湿系统10加湿的气体的压力。 气体在经过燃料电池加湿 系统10时会产生一定的变化， 不同的燃料电池加湿系统10变化可能不同， 而气体在加湿后 供给到燃料电池时需要有一定的压力， 根据第一压力传感器27和第二压力传感器28的测 量， 可以便于确定出使加湿后的气体的压力满足燃料电池的要求所需要的进气的压力。 0037 可选地， 第一流量计33和第二流量计34可以均为涡轮流量计。 涡轮流量计具有较 高的精度和较高的抗干扰能力。

22、， 可以准确测量出供给的水量和排出的水量， 而且涡轮流量 计便于与计算机相连进行数据处理， 记录的流量数值还可以清零。 0038 如图2所示， 该测试装置还可以包括蓄水瓶80。 蓄水瓶80用于与待测试的燃料电池 加湿系统10的出水口连通， 蓄水瓶80还与水源31连通。 通过蓄水瓶80可以回收待测试的燃 料电池加湿系统10排出的水， 减少水的浪费。 蓄水瓶80与水源31之间可以连接有去离子水 设备以对回收的水进行去离子处理。 0039 图3是本实用新型实施例提供的另一种燃料电池加湿系统的测试装置的结构示意 图。 如图3所示， 该测试装置还可以包括控制台40。 控制台40可以与质量流量控制器23、。

23、 温度 传感器24、 湿度传感器25、 第一流量计33和第二流量计34连接。 控制台40还用于与待测试的 燃料电池加湿系统10的控制器11连接。 通过控制台40可以对质量流量控制器23、 温度传感 器24、 湿度传感器25、 第一流量计33和第二流量计34进行控制。 示例性地， 控制台40可以通 过质量流量控制器23调节进入待测试的燃料电池加湿系统10的气体的质量流量， 且控制台 40还可以用于根据质量流量控制器23反馈的质量流量计算累计流量， 累计流量是在一段时 间内的总流量， 累计流量可以手动清零， 方便测试人员获知在整个测试过程中通入待测试 的燃料电池加湿系统10的气体的总的流量。 控制。

24、台40可以根据第一流量计33反馈的数据得 到测试装置消耗的总水量， 根据第二流量计34反馈的数据得到待测试的燃料电池加湿系统 10排除的总水量， 并得到待测试的燃料电池加湿系统10所消耗的总水量， 控制台40得到的 测试装置消耗的总水量、 待测试的燃料电池加湿系统10排除的总水量和待测试的燃料电池 加湿系统10所消耗的总水量均可以手动清零。 将控制台40与待测试的燃料电池加湿系统10 的控制器11连接， 以对待测试的燃料电池加湿系统10的工作状态进行调节， 例如调节待测 试的燃料电池加湿系统10的湿度目标值、 露点温度设定值。 0040 可选地， 控制台40可以具有显示设备， 显示设备可以用于。

25、显示温度传感器24、 湿度 传感器25、 第一流量计33、 第二流量计34、 第一压力传感器27、 第二压力传感器28检测的数 据， 便于测试人员获取多种数据。 0041 可选地， 该测试装置还可以包括用于测量待测试的燃料电池加湿系统10的工作时 长的计时器50， 计时器50与控制台40连接。 通过计时器50可以准确获得测试时待测试的燃 料电池加湿系统10工作的时长， 计时器50也可以与控制台40连接。 0042 示例性地， 在对燃料电池加湿系统10进行测试时， 可以测试加湿响应时间， 即从燃 料电池加湿系统10开始工作， 到燃料电池加湿系统10能够提供湿度达到湿度目标值的气体 所需要的时间。。

26、 在向待测试的燃料电池加湿系统10供气和供水时开始计时， 在湿度传感器 25检测到的湿度达到湿度目标值时停止计时， 所需要的时长就是加湿响应时间。 燃料电池 加湿系统10在加湿时还会对进入其中的水和气体进行加热， 使气体在加湿后温度变高， 对 说明书 4/5 页 6 CN 210866376 U 6 于不同的燃料电池， 所要求的温度可能不同， 因此可以通过温度传感器24检测加湿后的气 体的温度， 使温度满足燃料电池的要求。 0043 此外， 燃料电池加湿系统10在工作时， 加湿后的气体的温度、 湿度与供给燃料电池 加湿系统10的水的流量以及气体的质量流量也有关系， 因此， 可以根据质量流量控制器23、 温度传感器24、 湿度传感器25、 第一流量计33和第二流量计34检测在不同的水的流量、 气体 的质量流量下， 加湿后的气体能达到的温度、 湿度。 0044 以上仅为本实用新型的较佳实施例， 并不用以限制本实用新型， 凡在本实用新型 的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本实用新型的保护范 围之内。 说明书 5/5 页 7 CN 210866376 U 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 210866376 U 8 图3 说明书附图 2/2 页 9 CN 210866376 U 9 。