一种燃料电池引射器的测试系统以及其测试方法与流程

1.本技术涉及燃料电池技术领域，具体涉及燃料电池阳极供给设备的测试领域，更具体涉及一种燃料电池引射器的测试系统以及其测试方法。


背景技术：

2.随着全球能源危机日益加剧，各个国家开始加快对于新型能源的研究。而燃料电池被认为是下一代主流能源转换装置，这其中，质子交换膜燃料电池已在交通运输领域、小规模固定发电领域等取得重要应用。在燃料电池工作时，其阳极的入口通入过量的氢气，以避免饥饿现象发生，引射器将过量的氢气由出口再循环至入口处，以避免浪费。
3.为了开发适用于燃料电池的阳极的循环的引射器，引射器性能测试是其开发的关键。在质子交换膜燃料电池的实际运行过程中，由于物质的跨膜输运及扩散，二次流入口介质通常包含氮气、水和氢气。传统的引射器测试系统仅适用于纯介质下的引射器性能的测试。
4.为了解决这个问题，现有技术的一些测试系统中加入了膜加湿器和温度控制器，但是这种方式对湿度的调控不够快速，且湿度可控性较弱；还有一些测试系统采用温度和湿度控制模块来模拟燃料电池对气体的加热以及水蒸气的产生，但是其调控时间较长，无法快速、精确测试引射器在燃料电池的全部运行条件下的性能。
5.因此，需要一种测试系统，其能够模拟燃料电池的所有运行条件，进行精确且迅速的多组分气体的模拟、液态水或水滴的模拟并且能够测试引射器的动态性能。


技术实现要素：

6.为达到上述目的，本技术提供了一种燃料电池引射器的测试系统以及其测试方法。其能够模拟燃料电池运行时产生的多组分气体、产生的液态水或水滴并且能够对引射器的动态性能进行测试。
7.本技术第一方面提供了一种燃料电池引射器的测试系统，所述引射器包括：一次流入口、二次流入口以及混合流出口，所述系统包括：一次流气体供给模块、二次流气体供给模块、缓冲模块、排气模块、回氢模块、温度和湿度控制模块、流量测量模块、状态检测模块以及用于控制上述模块的控制单元，其中，
8.所述一次流气体供给模块的出口用于与所述一次流入口连接；所述二次流气体供给模块的出口与所述温度和湿度控制模块的第一入口连接；所述回氢模块的出口与所述温度和湿度控制模块的第二入口连接；所述温度和湿度控制模块的出口用于与所述的引射器的二次流入口连接；所述缓冲模块的入口用于与所述混合流出口连接；缓冲模块的第一出口与所述回氢模块的入口连接；所述缓冲模块的第二出口与所述排气模块连接；
9.所述一次流气体供给模块的出口与所述一次流入口之间、所述温度和湿度控制模块的出口与所述二次流入口之间以及所述混合流出口与所述缓冲模块的入口之间均设置有所述状态检测模块以及所述流量测量模块。
10.通过设置温度和湿度控制模块，能够模拟无水气分离器的燃料电池的液态水(例如管道冷凝产生的液态水)工作条件；通过设置一次流气体供给模块以及二次流气体供给模块，能够对一次流气体和二次流气体的压力以及流量进行调节，模拟燃料电池在运行过程中产生的气体压力变化和体积流量变化；通过设置排气模块，能够模拟燃料电池的电堆对气体的实时消耗量以及吹扫过程；通过设置缓冲模块，能够模拟电堆对气体的消耗和排气；通过设置回氢模块，能够模拟过量的被循环回二次流入口的氢气，回氢模块还能够模拟电堆的压降；此外，控制单元能够控制上述模块，进而准确且迅速地调节各个模块地参数，进而精确且迅速的模拟燃料电池的所有运行条件，从而测试引射器在燃料电池的全部运行条件下的各种性能。
11.在一种可能的实现方式中，所述温度和湿度控制模块包括：液态水箱、与所述液态水箱的出口连接的水泵、设置在所述水泵下游的喷嘴、蒸汽发生装置以及液态水注入器，所述喷嘴位于所述蒸汽发生装置内，所述液态水注入器的一端与所述水泵的出口连接，所述液态水注入器的另一端与所述蒸汽发生装置的出口连接，所述第一入口和所述第二入口均与蒸汽发生装置连通。
12.通过上述设置，能够将二次流气体供给模块和回氢模块的两路输入气体引入蒸汽发生装置进行混合和预热；水泵和液态水箱能够将混合气体的湿度控制在不含水分和水分饱和之间的任何值；通过液态水注入器，能够在混合后的气体中加入液态水，进而模拟出燃料电池在运行中产生的液态水的条件。
13.在一种可能的实现方式中，所述一次流气体供给模块包括能够提供具有第一压力的第一气体的第一气源以及连接于所述第一气源下游的第一压力调节装置。
14.通过设置压力调节装置，能够精确控制一次流气体的压力，具体地，减压阀或比例阀能够扩大气体的压力调节范围缩短调节周期，从而全面评估引射器的工作范围。
15.在一种可能的实现方式中，所述二次流气体供给模块包括能够提供具有第二压力的第一气体的第二气源、能够提供具有第三压力的第二气体的第三气源、分别连接于所述第二气源和所述第三气源下游的第二压力调节装置以及分别连接于所述第二压力调节装置下游的流量控制装置。
16.通过设置压力调节装置和流量控制装置，能够精确控制二次流气体中每种气体的压力和组分，具体地，减压阀或比例阀能够扩大气体的压力调节范围缩短调节周期，全面评估引射器的工作范围。
17.在一种可能的实现方式中，所述回氢模块包括截止阀和位于所述截止阀下游的调压阀。
18.通过设置调压阀，能够模拟电堆的压降；通过设置截止阀能够切换二次流来源路径，进而实现对引射器的动态特性测试和稳态特性测试的切换。
19.在一种可能的实现方式中，所述排气模块的包括第一管路和第二管路，所述第一管路包括比例阀或针阀，通过调节开度来调节排气的流量；所述第二管路包括球阀和电磁阀，所述电磁阀能够周期性地开启。
20.通过设置包括比例阀或针阀的第一管路，能够模拟燃料电池对气体的消耗，通过调节比例阀或针阀的开度来精确快速地调节燃料电池的消耗量或排气量、建立背压；通过设置包括球阀和电磁阀的第二管路，能够模拟阳极的吹扫(purge)过程。
21.在一种可能的实现方式中，所述的状态检测单元包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器和氢气浓度传感器。
22.通过上述设置，能够测量系统各个管路下的压力、温度、湿度以及氢气浓度，从而根据检测到的参数进一步调控各个模块，实现对燃料电池的所有运行条件的模拟，进而测试引射器在燃料电池的全部运行条件下的各种性能。
23.在一种可能的实现方式中，所述缓冲模块为带一个进气口，两个出气口的压力罐。
24.通过上述设置，能够将混合出口的气体分流，进而模拟电堆的消耗与排气和/或模拟过量的并被循环的氢气。
25.本技术第二方面提供了一种燃料电池引射器的测试方法，所述测试方法应用于如本技术第一方面机器任一种可能的实现方式所述的测试系统，所述方法包括：
26.在进行稳态测试时，控制回氢模块关闭，在关闭状态下，所述回氢模块内无气体流过；
27.将一次流气体供给模块的出口压力调节为第一压力，或，将一次流气体供给模块的输出的一次流气体调节为第一质量流量；以及
28.将温度和湿度控制模块的温度调节为第一温度、将所述温度和湿度控制模块的湿度调节为第一湿度，直至所述引射器的二次流入口达到第二压力以及氮气含量达到第一含量；
29.调节排气模块直至所述引射器的混合流出口达到第三压力；
30.在上述条件下，根据流量测量模块检测的一次流气体和二次流气体的体积流量、混合流出口的压力、状态检测模块检测的一次流气体的体积分数、二次流气体的体积分数、一次流压力、混合出口压力、湿度中的多个，根据所检测的上述参数中的多个确定所述引射器的引射率、压升、压比以及一次流气体的引射量中的一个或多个。
31.在一种可能的实现方式中，还包括：
32.在进行动态测试时，控制所述回氢模块打开，将所述一次流气体供给模块的输出的所述一次流气体调节为第二质量流量、将所述温度和湿度控制模块的温度调节为第二温度、将所述二次流气体供给模块的出口的压力调节为第三压力、调节所述排气模块的周期和频率以及调节所述回氢模块；
33.采集预设周期内的所述引射器的一次流入口、二次流入口和混合流出口的压力、预设周期内多点的一次流质量流量、二次流质量流量和出口质量流量；根据所述一次流质量流量、所述二次流质量流量和所述出口质量流量分别计算相应的引射率；
34.根据所述引射率调整所述引射器的控制参数。
35.例如，设置引射器中比例阀/氢喷阀的前馈、反馈的控制参数，继续测量测试系统的压力波动和瞬时引射率，以验证引射器控制策略。
36.与现有技术相比，本技术的燃料电池引射器测试系统的测试方法能够模拟出燃料电池运行过程中气体加湿、液态水累计及氮气扩散的特性。并且由此能测试气体的流量、压力、温度、水蒸气、液态水和氮气含量对引射器引射性能的影响，上述全部变量均可通过本技术地测试系统及其控制方法实现主动控制，便于操作。
附图说明
37.图1为本技术实施例提供的燃料电池引射器的测试系统的示意图；
38.图2为本技术另一实施例提供的燃料电池引射器的测试系统的温度和湿度控制模块的示意图；
39.图3为本技术实施例提供的燃料电池引射器的测试系统的状态检测模块的示意图。
40.应理解，上述结构示意图中，各框图的尺寸和形态仅供参考，不应构成对本技术实施例的排他性的解读。结构示意图所呈现的各框图间的相对位置和包含关系，仅为示意性地表示各框图间的结构关联，而非限制本技术实施例的物理连接方式。
具体实施方式
41.应理解，本技术实施例提供的燃料电池引射器的测试系统和测试方法，由于这些技术方案解决问题的原理相同或相似，在如下具体实施例的介绍中，某些重复之处可能不再赘述，但应视为这些具体实施例之间已有相互引用，可以相互结合。
42.图1是本技术实施例提供的燃料电池引射器的测试系统的示意图。如图1所示，被测引射器3包括一次流入口26、二次流入口27及混合流出口28。本技术实施例提供的燃料电池引射器的测试系统包括：一次流气体供给模块1、二次流气体供给模块2、压力缓冲模块4、排气模块5、回氢模块6、温度和湿度控制模块7、状态检测模块9以及流量测量模块8。其中，一次流气体供给模块1可以用于提供带有压力的氢气；二次流气体供给模块2可以提供带有压力和水分的氮气和氢气；压力缓冲模块4用于对系统管路内的压力进行调节；排气模块5用于排气；回氢模块6用于调节循环的氢气的状态；温度和湿度控制模块7用于控制二次流气体的湿度；流量测量模块8用于测量系统管路中相应位置的气体的体积流量；状态检测模块9用于测量系统管路中相应位置的温度、湿度、压力、气体的体积分数等。
43.一次流气体供给模块1的出口与引射器3的一次流入口26连接；二次流气体供给模块2的出口与温度和湿度控制模块7的第一入口29连接；回氢模块6的出口与温度和湿度控制模块7的第二入口30连接；温度和湿度控制模块7的出口31与引射器3的二次流入口27连接；引射器3的混合流出口28与缓冲模块4的入口连接；缓冲模块4的第一出口24与回氢模块6的入口连接；缓冲模块4的第二出口25与排气模块5连接；在一次流气体供给模块1的出口与引射器3的一次流入口26之间设置有状态检测模块9以及流量测量模块8；温度和湿度控制模块7的出口31与引射器3的二次流入口27之间设置有状态检测模块9以及流量测量模块8；引射器3的混合流出口28与缓冲模块4的入口之间设置有状态检测模块9以及流量测量模块8。
44.通过设置温度和湿度控制模块7，能够模拟无水气分离器的燃料电池的液态水(例如管道冷凝产生液态水)的工作条件；通过设置一次流气体供给模块1、二次流气体供给模块2能够扩大气体的压力调节范围，缩短调节周期，进而全面评估引射器的工作范围；通过设置排气模块5，能够模拟燃料电池的电堆对气体的实时消耗量以及吹扫过程；通过设置缓冲模块4，能够模拟电堆对气体的消耗和排气；通过设置回氢模块6，能够模拟过量的被循环回二次流入口的氢气，此外，回氢模块6还能够模拟电堆的压降。
45.一次流气体供给模块1为能够提供具有一定压力的氢气的气源。一次流气体供给
模块1包括高压氢气源10以及连接于高压氢气源10下游的压力调节装置13。其中，高压氢气源10可为1mpa以上的高压气罐或气体压缩机，压力调节装置13可以为减压阀或比例阀，用于调节高压氢气源10出口端的压力。
46.通过设置压力调节装置13，能够精确控制一次流气体的压力，具体地，减压阀或比例阀能够扩大气体的压力调节范围缩短调节周期，全面评估引射器的工作范围。
47.二次流气体供给模块2为能够提供具有一定压力的氮气和一定压力的氢气的气源。二次流气体供给模块2包括高压氢气源11、高压氮气源12、分别连接于高压氢气源11和高压氮气源12下游的压力调节装置13’、分别连接于压力调节装置13’下游的流量控制装置14。其中高压氢气源11和高压氮气源12可为高压气罐或气体压缩机。其中与一次流气体相同的部件11可由一次流气体供给模块1的高压氢气源10供给，通过流量控制装置14能够控制气体的组分。通过上述布置，能够实现一次流入口26的输入的压力和流量的调控；实现二次流入口27输入的压力、流量、温度以及组分的调控。
48.通过设置压力调节装置和流量控制装置14，能够精确控制二次流气体中每种气体的压力和组分，具体地，减压阀或比例阀能够扩大气体的压力调节范围缩短调节周期，进而全面评估引射器的工作范围。
49.缓冲模块4可以为具有一定体积的缓冲罐，用于与压力调节装置一起调控系统管路内的压力。缓冲模块4的入口与引射器3的出口连接，缓冲模块4的第二出口25与排气模块5连接，用于模拟电堆的消耗与排气。缓冲模块4的第一出口24与回氢模块6连接，用于模拟过量的并被循环的氢气。
50.回氢模块6可以为用于调节循环氢气的状态的部件。回氢模块6可以包括截止阀16和位于截止阀16下游的调压阀18。调压阀18可为减压阀或节流阀，用于模拟电堆的压降；截止阀16可为球阀，用于切换二次流来源路径。
51.如图1和图2所示，温度和湿度控制模块7包括液态水箱19、与液态水箱19出口连接的水泵20、设置在水泵20下游的喷嘴21以及与喷嘴21连接的蒸汽发生装置22，所述喷嘴21位于所述蒸汽发生装置22内。如上所述，温度和湿度控制模块7有两个入口，其分别为第一入口29和第二入口30，第一入口29和第二入口30分别与蒸汽发生装置22连通，从而将二次流气体供给模块和回氢模块6的两路输入气体引入蒸汽发生装置22。温度和湿度控制模块7的出口与引射器的二次流入口连接。来自液态水箱19的液态水由水泵20及喷嘴21控制，通过蒸汽发生装置22稳定气化，二次流气体供给模块和回氢模块6的两路输入气体与水蒸气及水的混合气在蒸汽发生装置22内部充分预热混合，实现温度和湿度控制。
52.如图2所示，水泵20的出口和蒸汽发生装置22的出口之间，还可以设置有液态水注入器23。即，液态水注入器23的一端与所述水泵的出口连接，液态水注入器的另一端与蒸汽发生装置的出口连接，用于在混合气体中加入液态水。液态水注入器23可以为含稳定液滴粒径控制的喷射器或注射器，相应地，液态水在蒸汽发生装置后通过液态水注入器23注入到混合后的气体中，由此保证液态水加注量的单独控制。
53.排气模块5的包括两路排气管路，其中一路用于模拟燃料电池的消耗，该路包括比例阀或针阀15，通过调节开度来调节燃料电池的消耗或排气的流量、建立背压；另一路为模拟电堆的吹扫(purge)排气，该路包括球阀16和电磁阀17，电磁阀17周期性开启以模拟燃料电池的阳极的吹扫过程。由上述装置，可实现引射器的背压控制。
54.如图3所示，状态检测模块9可以包括：压力传感器p、温度传感器t、湿度传感器rh、氢气浓度传感器h2。其形式可选配，也可是一体式传感器。状态检测模块9能够检测系统管路内相应位置的压力、温度、湿度以及氢气浓度，从而使控制模块能够根据状态检测模块检测到的各个参数实时调控系统内的各个部件的开闭程度、压力、温度、水分含量、气体浓度等各个参数，进而使系统能够模拟燃料电池的各种运行条件。
55.下面，介绍在不同测试模式下，系统管路内气体的流动方式。
56.如图1所示，在进行稳态测试时，回氢模块6中的截止阀16关闭，回氢模块6内无气体流过，来自一次流气体供给模块1的具有一定压力的氢气经过流量测量模块8后，通过一次流入口26进入引射器3，状态检测模块9测量一次流气体的压力和温度；来自二次流气体供给模块2的具有一定压力、组分含量的气体，经过温度和湿度控制模块7的处理到达一定的温度和湿度后，经过二次流入口27进入引射器3，由状态检测模块9以及流量测量模块8分别测量了二次流流量、温度、压力和组分；两股气体在引射器3内混合，再由引射器3的出口处流出，经过缓冲模块4，由排气模块5全部排出。
57.如图1所示，在进行动态测试时，回氢模块6中的截止阀16打开，来自一次流气体供给模块1的具有一定压力的氢气经过流量测量模块8后，通过一次流入口26进入引射器3，状态检测模块9测量一次流气体的压力和温度；来自二次流气体供给模块2的具有一定压力、组分含量的氮气以及来自回氢模块6的氢气(即模拟阳极过量氢气的尾气)经过温度和湿度控制模块7的处理到达一定的温度和湿度后，经过二次流入口27进入引射器3，由状态检测模块9以及流量测量模块8分别测量了二次流流量、温度、压力和组分；两股气体在引射器3内混合，再由引射器3的出口处流出，经过缓冲模块4后，其中一部分气体由排气模块5排出，另一部分气体进入回氢模块6，减压后被通入温度和湿度控制模块7，模拟循环。
58.下面，参照公式(1)-公式(8)介绍在进行稳态测试和动态测试时系统的各个参数的计算方法。
59.引射器的压升δp：δp＝p
c-ps……
公式(1)
60.其中，ps为二次流入口压力；pc为引射器混合流出口压力，二次流入口压力ps以及引射器混合流出口压力pc可以通过相应的状态检测模块的压力传感器检测得到。
61.引射器的压比π：
62.其中，ps为二次流入口压力；pc为引射器出口压力，二次流入口压力ps以及引射器混合流出口压力pc可以通过相应的状态检测模块的压力传感器检测得到。
63.水蒸气组分分数yv：
64.其中，ps为二次流入口压力；rh为湿度；p
sat
为饱和蒸汽压，二次流入口压力ps以可以通过相应的状态检测模块的压力传感器检测得到、湿度rh可以通过相应的状态检测模块的湿度传感器检测得到以及饱和蒸汽压p
sat
可以根据状态检测模块9中的温度传感器检测到的温度经查表得到。
65.一次流质量流量q1：q1＝v
p
×
ρ
p
……
公式(4)
66.其中，v
p
是一次流体积流量，ρ
p
是一次流气体密度。一次流体积流量v
p
可以通过相应的流量测量模块检测得到；一次流气体密度ρ
p
可以通过就是状态检测模块的一次流气体组分传感器检测到的一次流气体的组分分数、相应的状态检测模块的压力传感器检测到的
一次流气体的压力、状态检测模块温度中的温度传感器检测到的温度计算得到，或者查阅nist混合物物质表得到一次流气体密度ρ
p
。nist混合物物质表是指nist chemistry webbook，是美国国家标准与技术研究所(nist)的标准参考数据库中的化学部分。
67.二次流质量流量q2：q2＝vs×
ρs+q
water
……
公式(5)
68.其中，vs是二次流体积流量，ρs是二次流气体密度，q
water
是水的质量流量。二次流体积流量vs可以通过相应的流量测量模块检测得到；二次流气体密度ρs可以通过就是状态检测模块的二次流气体组分传感器检测到的二次流气体的组分分数、相应的状态检测模块的压力传感器检测到的二次流气体的压力、状态检测模块温度中的温度传感器检测到的温度计算得到，或者查阅nist混合物物质表得到二次流气体密度ρs；水的质量流量q
water
可以通过湿度控制模块的液态水注入装置测量得到。
69.二次流氢气质量流量二次流氢气质量流量
70.其中，q2是二次流质量流量；是氢气组分分数；是氢气的摩尔质量；是氮气组分分数；yv是水组分分数；是氮气的摩尔质量；是水的摩尔质量。
71.二次流水蒸气质量流量：
72.其中，是氢气组分分数；是氢气的摩尔质量；是氮气组分分数；yv是水组分分数；是氮气的摩尔质量；是水的摩尔质量。
73.在公式(6)和公式(7)中，由各自管路中的状态检测模块9中气体传感器测试得到的体积分数以及根据公式(8)计算得到。
[0074][0075]
其中，是氢气传感器测得的氢气的体积分数；是氢气的摩尔质量；是氮气传感器测得的氮气的体积分数；是氮气的摩尔质量；是水蒸气传感器测量的水的体积分数；是水的摩尔质量。
[0076]
(一)稳态特性测试。
[0077]
其中，稳态性能可以例如用引射器的引射率、氢气引射量、压升或压比中的一个或多个来表示。
[0078]
a、例如：在测试系统的相应模块满足以下参数的条件下：引射器一次流入口压力：5bar、二次流入口压力：2bar、温度和湿度控制模块7的温度：80℃、温度和湿度控制模块7的湿度：rh80％以及压升0.3bar，确定引射器的稳态特性。
[0079]
将一次流气体供给模块1的出口压力调节为5bar，调节二次流气体供给模块2的出口压力时，将温度和湿度控制模块7的温度设置到80℃、温度和湿度控制模块7的相对湿度设置为rh80％，直至引射器的二次流入口27的压力达到1.8bar；调节排气模块5的比例阀15的开度，直至引射器3的混合流出口28的压力为2.1bar。
[0080]
在测试系统的相应模块满足以上参数的条件下，可以根据流量测量模块测得的一次流体积流量v
p
和公式(4)计算一次流质量流量q1；根据流量测量模块测得的二次流体积流量vs和公式(5)计算二次流质量流量q2；根据二次流质量流量q2和公式(6)计算二次流氢气
质量流量根据一次流质量流量q1和二次流质量流量q2计算引射率q2/q1；二次流氢气质量流量和一次流质量流量q1计算氢气引射量
[0081]
b、例如：在测试系统的相应模块满足以下参数的条件下：引射器一次流质量流量：1g/s、二次流入口压力：1.8bar、温度和湿度控制模块7的温度：80℃、温度和湿度控制模块7的湿度：rh80％以及压升：0.3bar，确定引射器的稳态特性。
[0082]
将一次流气体供给模块1的出口流量调节为1g/s，调节二次流气体供给模块2的出口压力时，将温度和湿度控制模块7的温度设置到80℃、温度和湿度控制模块7的相对湿度设置为rh80％，直至引射器二次流入口27的压力达到1.8bar；调节排气模块5的比例阀15开度，直至引射器的出口28的压力为2.1bar。
[0083]
在测试系统的相应模块满足以上参数的条件下，可以根据流量测量模块测得的一次流体积流量v
p
和公式(4)计算一次流质量流量q1；根据流量测量模块测得的二次流体积流量vs和公式(5)计算二次流质量流量q2；根据二次流质量流量q2和公式(6)计算二次流氢气质量流量根据一次流质量流量q1和二次流质量流量q2计算引射率q2/q1；二次流氢气质量流量和一次流质量流量q1计算氢气引射量
[0084]
c、例如：在模拟无水汽分离器燃料电池系统时，在测试系统的相应模块满足以下参数的条件下：引射器的一次流入口压力：5bar、引射器的二次流入口压力：1.8bar、温度和湿度控制模块7的温度：80℃、温度和湿度控制模块7的湿度：rh120％以及压升：0.3bar，确定引射器的稳态特性。
[0085]
将一次流气体供给模块1的出口压力调节为5bar，调节二次流气体供给模块2的出口压力时，将温度和湿度控制模块7的温度设置到80℃，温度和湿度控制模块7的相对湿度设置为rh120％(折算后的蒸汽输入量为100％，液态水喷入20％)，直至引射器二次流入口27的压力达到1.8bar；调节排气模块5中的比例阀15开度，直至引射器的出口28压力为2.1bar。
[0086]
在测试系统的相应模块满足以上参数的条件下，可以根据流量测量模块测得的一次流体积流量v
p
和公式(4)计算一次流质量流量q1；根据流量测量模块测得的二次流体积流量vs和公式(5)计算二次流质量流量q2；根据二次流质量流量q2和公式(6)计算二次流氢气质量流量根据一次流质量流量q1和二次流质量流量q2计算引射率q2/q1；二次流氢气质量流量和一次流质量流量q1计算氢气引射量
[0087]
d、例如：需模拟出以下参数：引射器的一次流入口的压力：5bar、二次流入口的压力：1.8bar、温度和湿度控制模块7的温度：80℃、氮气含量：5％以及压升：0.3bar。在以上参数下，确定引射器的稳态特性。
[0088]
将一次流气体供给模块1出口压力调节为：5bar，调节二次流气体供给模块2中的氮气流量及氢气流量时，调节二次流气体供给模块2的出口压力，将温度和湿度控制模块7的设置到80℃，直至引射器二次流入口27压力达到2bar、氮气组分达5％；调节排气模块5中比例阀15开度直至引射器出口28压力为2.1bar。
[0089]
在测试系统的相应模块满足以上参数的条件下，可以根据流量测量模块测得的一次流体积流量v
p
和公式(4)计算一次流质量流量q1；根据流量测量模块测得的二次流体积流
量vs和公式(5)计算二次流质量流量q2；根据二次流质量流量q2和公式(6)计算二次流氢气质量流量根据一次流质量流量q1和二次流质量流量q2计算引射率q2/q1；二次流氢气质量流量和一次流质量流量q1计算氢气引射量
[0090]
e、例如：在测试系统的相应模块满足以下参数的条件下：引射器的一次流质量流量：1g/s，二次流入口温度：80℃，二次流入口压力：1.8bar，温度和湿度控制模块7的湿度：rh80％，二次流入口质量流量1g/s，测量引射器的入口压力、引射器的混合流出口压力，计算压升或压比。
[0091]
将一次流气体供给模块1的出口流量调整为1g/s，在调节二次流气体供给模块2出口压力时，将温度和湿度控制模块7的温度设置到80℃，温度和湿度控制模块7的相对湿度设置为rh80％，直至引射器的二次流入口27的压力达到1.8bar；调节排气模块5的比例阀15的开度，直至引射器的二次流入口27的质量流量为1g/s，记录得到引射器的混合流出口压力pc，计算根据公式(1)或(2)计算压升δp或压比π。
[0092]
(二)动态特性测试。
[0093]
其中，动态性能例如可以用引射率在一周期内随时间的变化情况来表示。
[0094]
f、例如：在测试系统的相应模块满足以下参数的条件下：电堆功率：20kw、电堆消耗量：200nl/min(其中，电堆消耗量也可以用一次流质量流量：0.3g/s表示)，二次流入口的压力：2bar，温度和湿度控制模块7的温度：80℃，测量引射器的动态特性。
[0095]
将一次流气体供给模块1的流量调整为0.3g/s，调节二次流气体供给模块2中的氢气流量、引射器的混合流出口压力，将温度和湿度控制模块7的温度设置为80℃，调节回氢模块6中的节流阀18，实现一定的回氢节流损失；调节排气模块5中的电磁阀17，以设定吹扫的周期和频率。
[0096]
采集一定时间内的引射器的一次流入口26、二次流入口27和混合流出口28的压力，记录该周期内多点处的一次流质量流量、二次流质量流量以及混合流出口流量，并根据上面的公式计算周期内多点处的瞬时引射率。
[0097]
根据所述引射率调整所述引射器(3)的控制参数。
[0098]
与现有技术相比，本技术的燃料电池引射器测试系统符合燃料电池中引射器的实际运行状态，可以模拟出燃料电池运行过程中气体加湿、液态水累计及氮气扩散的特性。由此，能测试气体的流量、压力、温度、水蒸气、液态水和氮气含量对引射器引射性能的影响，全部变量均可实现主动控制，便于操作。需要说明的是，本技术的上述实施例虽然以引射器为例进行测试，但本技术的测试系统还可以用于测试氢气再循环装置。
[0099]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0100]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0101]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的
划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0102]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0103]
说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置a和b的设备”不应局限为仅由部件a和b组成的设备。
[0104]
本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。
[0105]
注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本技术保护范畴。