一种燃料电池用节气门测试装置及湿度调节方法与流程

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池用节气门测试装置及湿度调节方法。

背景技术：

1、燃料电池系统中，洁净的氢气和经压缩增湿后的氧气(空气中的氧气)在电堆中发生化学反应，将化学能转化为电能，从而输出动力。燃料电池空气测的供给是通过空压机(或膨胀机)、增湿器及节气门的配合，根据燃料电池系统在不同工况对空气的需求，实现不同压力、流量及湿度的空气调节，用以满足系统工况。当前燃料电池用节气门要求极高的密封性，一般泄漏量都要求≤0.5ml/min，因此需要用带橡胶密封圈结构的节气门来保证全关后的高密封性。

2、但由于橡胶材质的特性，对于燃料电池用节气门，其密封圈随着使用时间的推移会出现密封性衰减，然而燃料电池系统内部运行复杂需要对节气门的密封性进行检测，如测试不准，将严重影响系统实际使用，一旦空气测泄漏量超限，将会导致系统在开机状态下，空腔入堆压力高，损坏质子交换膜；关机状态下电堆无法实现密封，空气进入，严重损害电堆。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种燃料电池用节气门测试装置，包括进气单元、增湿单元、第一检测单元和第二检测单元；

2、所述进气单元用于输出干燥态的空气，并记录空气的预设温度及压力；

3、增湿单元：用于将待雾化的水加热至所述预设温度后，将雾化的水与所述干燥态的空气混合，增湿后的空气，且控制所述增湿后的空气满足预设的目标湿度并输出；

4、第一检测单元，设置于第一节气门的非进气测，将所述第一节气门控制为全关状态，接收来自所述增湿单元输出的满足预设的目标湿度的空气，通过所述第一检测单元对所述第一节气门的泄漏量的检测；

5、第二检测单元，设置于第二节气门的两侧，将所述第二节气门控制为全开状态，与第一节气门同步接收来自所述增湿单元输出的满足预设的目标湿度的空气，通过所述第二检测单元对所述第二节气门的流阻的检测。

6、优选的：所述进气单元包括空滤、第一流量计、膨胀机和中冷器，空气经空滤过滤及第一流量计测量空气流量值后，进入膨胀机的压轮端压缩，并经中冷器冷却至第一温度，并将满足所述预设温度和压力的干燥态的空气输出至所述增湿单元。

7、优选的：所述增湿单元包括：

8、温度传感器；

9、雾化腔；

10、增湿水箱，与所述雾化腔连接；

11、保温储水罐，与所述增湿水箱连接；

12、所述雾化腔的进气端设置有温度传感器，出气端设置有湿度传感器；

13、所述保温储水罐中的液态水流经单向阀至所述增湿水箱，通过所述增湿水箱对液态水的快速调温至预设温度，增湿水箱中的液态水通过喷雾水泵进行加压雾化后，在雾化腔内与干燥态的空气混合。

14、优选的：所述增湿水箱安装有加热器和散热器，所述加热器用于对所述增湿水箱中的水加热，所述散热器用于对所述增湿水箱中的水散热。

15、优选的：所述第一检测单元包括第二流量计，第二流量计设置于第一节气门的出口处对所述第一节气门的泄漏量的检测。

16、优选的：所述第二检测单元包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器设置于第二节气门的入口处，第二压力传感器设置于第二节气门的出口处，第一压力传感器和第二压力传感器对流经第二节气门的空气进行压力采集。

17、优选的：所述第一节气门与所述第二节气门共用进气管道，

18、在对泄漏量的检测的同时对流经的增湿后的空气进行压力采集并反馈至控制单元以获得压力差值对应的流阻。

19、优选的：还包括第一冷却回收单元，所述第一冷却回收单元用于输送冷却液对所述膨胀机冷却并将换热后的冷却液热能回收至保温储水罐。

20、优选的：还包括第二冷却回收单元，所述第二冷却回收单元用于输送冷却液对所述中冷切冷却并将换热后的冷却液热能回收至保温储水罐。

21、一种湿度调节方法，具体步骤包括如下：

22、s1、判断增湿水箱液位是否到达液位要求，若否，则单向阀开启，保温储水罐冷却液流入增湿水箱至液位要求；

23、若是，执行步骤s2；

24、s2、则加热器加热增湿水箱中冷却液；

25、s3、判断增湿水箱中冷却液温度是否等于中冷后空气温度，

26、若是，执行步骤s4；

27、若否，将增湿水箱中冷却液温度升温或降温至中冷后空气温度后，执行步骤s4；

28、s4、加热器与散热器停止工作，雾化水泵加压雾化，通过雾化喷嘴喷入雾化腔，判断雾化腔中空气湿度是否达到目标湿度，若否，执行步骤s5；若是，执行步骤s6；

29、s5、喷雾水泵增加泵水雾化量，并返回步骤s4；

30、s6、喷雾泵、雾化喷嘴保持雾化效果；

31、s7、判断测试台架是否停止运行，若否，则返回s1，若是，测试台架执行器件停止工作。

32、本发明的技术效果和优点：

33、1、本发明中，通过湿度调节方法，将雾化水汽与干燥的空气混合，实现控制湿度的调控，方便实现不同工况的测试。

34、2、本发明中，能够同步进行检测节气门的泄流量和流阻测量，不仅解决了现有针对两种测独立搭建两套测试装置分别测试，带来的测试耗时和成本投入较大的问题，其次本发明不仅在一个装置中同步实现两项测试，还能对每一项测试叠都能加测试条件使最终的测试结果更加精确。

35、3、本发明中，其不仅在一个装置中同步实现两种测试，还能对每一项测试叠都能加测试条件使最终的测试结果更加精确的同时，更进一步的还能够真实模拟系统实际工况的同时实现冷却液的余热利用，节省了测试过程的功耗。

技术特征：

1.一种燃料电池用节气门测试装置，其特征在于，包括进气单元、增湿单元、第一检测单元和第二检测单元；

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用节气门测试装置，其特征在于，所述进气单元包括空滤、第一流量计、膨胀机和中冷器，空气经空滤过滤及第一流量计测量空气流量值后，进入膨胀机的压轮端压缩，并经中冷器冷却至第一温度，并将满足所述预设温度和压力的干燥态的空气输出至所述增湿单元。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池用节气门测试装置，其特征在于，所述增湿单元包括：

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池用节气门测试装置，所述增湿水箱安装有加热器和散热器，所述加热器用于对所述增湿水箱中的水加热，所述散热器用于对所述增湿水箱中的水散热。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池用节气门测试装置，其特征在于，所述第一检测单元包括第二流量计，第二流量计设置于第一节气门的出口处对所述第一节气门的泄漏量的检测。

6.根据权利要求5所述的一种燃料电池用节气门测试装置，其特征在于，所述第二检测单元包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器设置于第二节气门的入口处，第二压力传感器设置于第二节气门的出口处，第一压力传感器和第二压力传感器对流经第二节气门的空气进行压力采集。

7.根据权利要求6所述的一种燃料电池用节气门测试装置，其特征在于，所述第一节气门与所述第二节气门共用进气管道，

8.根据权利要求1所述的一种燃料电池用节气门测试装置，其特征在于，还包括第一冷却回收单元，所述第一冷却回收单元用于输送冷却液对所述膨胀机冷却并将换热后的冷却液热能回收至保温储水罐。

9.根据权利要求1所述的一种燃料电池用节气门测试装置，其特征在于，还包括第二冷却回收单元，所述第二冷却回收单元用于输送冷却液对所述中冷切冷却并将换热后的冷却液热能回收至保温储水罐。

10.一种湿度调节方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的燃料电池用节气门测试装置中，具体步骤包括如下：

技术总结
本发明公开了一种燃料电池用节气门测试装置及湿度调节方法，包括进气单元、增湿单元、第一检测单元和第二检测单元；所述进气单元用于输出干燥态的空气，并记录空气的预设温度及压力；增湿单元：用于将待雾化的水加热至所述预设温度后，将雾化的水与所述干燥态的空气混合，增湿后的空气，且控制所述增湿后的空气满足预设的目标湿度并输出，本发明中，通过湿度调节方法，将雾化水汽与干燥的空气混合，实现控制湿度的调控，方便实现不同工况的测试，通过增湿后空气检测节气门的泄流量和流阻测量，能够真实模拟系统实际工况，使得测试结果更加精确，实现冷却液的余热利用，节省了测试过程的功耗。

技术研发人员：尚泽,司宗正,渠海洋,于泽帆,韩钦飞,任建伟,王凯
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22