一种电堆阳极出口环境模拟设备的制作方法

1.本发明涉及燃料电池系统测试领域，特别是涉及一种电堆阳极出口环境模拟设备。


背景技术：

2.燃料电池系统是指以燃料电池为核心，和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统、控制系统等组成的发电系统。单独的燃料电池电堆不能用于发电，它必须和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统、控制系统等组成燃料电池发电系统，才能对外输出功率。
3.在燃料电池系统设计完成之后我们需要对燃料电池系统进行测试，出于保护电堆的考虑，我们只有在燃料电池系统验证之后才会进行联堆测试，在没有电堆的情况下，我们很难模拟出和电堆类似的环境，尤其是电堆阳极出口的模拟条件更加难以实现，传统的方案只能模拟电堆出口的氢气或者氢气和氮气的混合气体，但真实的电堆阳极出口不仅只有氢气或者氢气和氮气的混合气体，而且一些压力温度等环境条件也需要准确控制。也就是说，现有的模拟设备模拟出的环境条件与真实电堆阳极出口环境不一致，导致系统测试存在误差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种能够准确模拟电堆阳极出口环境的模拟设备。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种电堆阳极出口环境模拟设备，包括：气体流量调节模块、加湿模块、加热模块、调压模块、参数采集模块以及控制模块，所述控制模块根据所述参数采集模块采集到的参数信息控制所述气体流量调节模块、所述加湿模块、所述加热模块以及所述调压模块进行相应的参数调节；
7.所述气体流量调节模块包括氢气流量控制器和氮气流量控制器，所述氢气流量控制器设置于所述加湿模块的氢气输入管路上，所述氮气流量控制器设置于所述加湿模块的氮气输入管路上；
8.所述加湿模块用于将水蒸气、氢气和氮气混合，并对混合气体的湿度进行调节；
9.所述加热模块用于对氢气、氮气、水蒸气的混合气体进行温度调节；
10.所述调压模块用于调节所述模拟设备气体输出管路中的气体压力；
11.所述参数采集模块，设置于所述模拟设备气体输出管路上，用于采集所述模拟设备气体输出管路中气体的温度、湿度和压力。
12.可选的，所述加湿模块包括高温加湿罐，氢气和氮气在所述高温加湿罐中与高温去离子水表面混合，形成氢气、氮气和水蒸气的混合气体。
13.可选的，所述加湿模块在所述控制模块的控制下，通过调节高温加湿罐与加热模块的温度差来实现对混合气体的湿度调节。
14.可选的，所述加热模块包括加热器。
15.可选的，所述调压模块包括背压阀。
16.可选的，所述参数采集模块包括湿度传感器、温度传感器和压力传感器。
17.可选的，所述模拟设备还包括：氢气罐，所述氢气罐通过所述氢气流量控制器与所述加湿模块的氢气输入管路连接。
18.可选的，所述模拟设备还包括：氮气罐，所述氮气罐通过所述氮气流量控制器与所述加湿模块的氮气输入管路连接。
19.根据本发明提供的具体实施例，公开了以下技术效果：本发明实施例提供的模拟设备设置了气体流量调节模块、加湿模块、加热模块、调压模块、参数采集模块以及控制模块，控制模块根据参数采集模块采集到的参数信息控制气体流量调节模块、加湿模块、加热模块以及调压模块进行相应的参数调节。气体流量调节模块包括设置于加湿模块的氢气输入管路上的氢气流量控制器和设置于加湿模块的氮气输入管路上的氮气流量控制器。加湿模块实现了氢气、氮气、水蒸气的混合以及混合气体的湿度调节，加热模块实现了对混合气体温度的调节，调压模块实现了对输出混合气体压力的调节。本发明实施例实现了氢气、氮气、水蒸气的混合，同时，实现了对混合气体温度、压力、流量、湿度的控制，可以准确的模拟电堆阳极出口的环境条件。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明示例中电堆阳极出口环境模拟设备的结构示意图；
22.图2为本发明示例中电堆阳极出口环境模拟设备的具体结构示意图。
23.1、气体流量调节模块；2、加湿模块；3、加热模块；4、调压模块；5、参数采集模块；6、控制模块；7、氢气罐；8、氢气流量控制器；9、氮气罐；10、氮气流量控制器；11、高温加湿罐；12、加热器；13、背压阀；14、湿度传感器；15、压力传感器；16、温度传感器。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.本发明的目的是提供一种能够准确模拟电堆阳极出口环境的模拟设备。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.参见图1，本实施例提供了一种电堆阳极出口环境模拟设备，该电堆阳极出口环境模拟设备包括：气体流量调节模块1、加湿模块2、加热模块3、调压模块4、参数采集模块5以及控制模块6，控制模块6根据参数采集模块5采集到的参数信息控制气体流量调节模块1、
加湿模块2、加热模块3以及调压模块4进行相应的参数调节。
28.其中，气体流量调节模块1包括氢气流量控制器和氮气流量控制器，氢气流量控制器设置于加湿模块2的氢气输入管路上，氮气流量控制器设置于加湿模块2的氮气输入管路上。氢气流量控制器和氮气流量控制器的设置实现了进入加湿模块2的氢气与氮气流量和比例的控制。
29.加湿模块2用于将水蒸气、氢气和氮气混合，并对混合气体的湿度进行调节。加热模块3用于对氢气、氮气、水蒸气的混合气体进行温度调节。调压模块4用于调节模拟设备气体输出管路中的气体压力。参数采集模块5，设置于模拟设备气体输出管路上，用于采集模拟设备气体输出管路中气体的温度、湿度和压力。
30.具体的，在一个示例中，参见图2，加热模块3包括加热器12，调压模块4包括背压阀13，参数采集模块5包括湿度传感器14、温度传感器16和压力传感器15。氢气罐7通过氢气流量控制器8与加湿模块2的氢气输入管路连接。氮气罐9通过氮气流量控制器10与加湿模块2的氮气输入管路连接。加湿模块2包括高温加湿罐11，氢气和氮气在高温加湿罐11中与高温去离子水表面混合，形成氢气、氮气和水蒸气的混合气体。加湿模块2在控制模块6的控制下，通过调节高温加湿罐11与加热模块3的温度差来实现对混合气体的湿度调节。
31.氢气由氢气罐7经过氢气流量控制器8进入高温加湿罐11中，同时氮气由氮气罐9经过氮气流量控制器10进入高温加湿罐11，氢气流量控制器8和氮气流量控制器10可以分别控制通过它们的流量，在高温加湿罐11中存在不断循环的高温去离子水(内部包含其他通道，温度可以控制，此处图中不进行标注)，氢气和氮气的混合气体在高温加湿罐11的混合后，会和高温去离子水表面充分混合，形成100％湿度的氢气、氮气、水蒸气的混合气体，在经过加热器12后，温度会进一步升高，达到设定的温度值，同时温度升高后，湿度会进一步下降，使湿度也会达到设定值，在经过背压阀13后，压力传感器9会将压力信号反馈回来，使背压阀13进行进一步调节，使混合气体的压力达到预设定值，从而得到压力、温度、流量、湿度可调的混合气体，更加真实的模拟电堆出口情况。
32.本发明实施例涉及的控制原理如下：
33.流量控制：氢气流量控制器8和氮气流量控制器10可以控制通过自身的流量。
34.温度控制：加热器12可以控制混合气体的最终温度，并通过温度传感器16进行确认。
35.压力控制：背压阀13可以通过压力传感器15的压力信号反馈实时控制混合气体的最终压力。
36.湿度控制：混合气体通过温度变化可以改变湿度，此实验可以通过湿度传感器8的信号反馈来调节高温加湿罐11中的温度值，来改变混合气体通过高温加湿罐11中和加热器12后温度差值，来调节到需求的混合气体湿度。
37.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
38.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。