[发明专利]固体氧化物燃料电池测试应用中水蒸汽的控制装置及方法

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池测试应用中水蒸汽的控制装置，其特征在于：包括有一装液态水的水箱；一用来调节液态水流量的计量泵；一防止液态水倒流的第一单向阀；一用于将液态水变成水蒸汽的蒸发器；一用于控制燃料气流量的气体流量控制器；一防止燃料气倒流的第二单向阀；一用于混合水蒸汽和燃料气的混合器；一为所述蒸发器和所述混合器提供热量的具有加热腔体的加热器；一防止混合气体中的水蒸汽冷凝析出的加热带；其中所述水箱的出口通过管道与所述计量泵的进口相连，所述计量泵的出口与所述第一单向阀的进口相连，所述第一单向阀的出口与所述蒸发器的进口相连，所述蒸发器的出口与所述混合器的第一入口相连，所述气体流量控制器的进口与燃料气进气管相连，所述气体流量控制器的出口与所述第二单向阀的进口相连，所述第二单向阀的出口与所述混合器的第二入口相连，所述混合器的出口管道上设有所述加热带，所述混合器和所述蒸发器放置在所述加热器的加热腔体中；所述水箱的出口与所述计量泵入口之间的管道上装有第一温度传感器和第一压力传感器，所述混合器中装有第二温度传感器和第二压力传感器，所述燃料气进气管上装有第三温度传感器。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池测试应用中水蒸汽的控制装置，其特征在于：所述加热器的工作温度范围为150-300℃。

3.根据权利要求1或2所述的固体氧化物燃料电池测试应用中水蒸汽的控制装置，其特征在于：所述加热带的工作温度范围为150-300℃。

4.一种固体氧化物燃料电池测试应用中水蒸汽的控制方法，其特征在于：包括有一装液态水的水箱；一用来调节液态水流量的计量泵；一防止液态水倒流的第一单向阀；一用于将液态水变成水蒸汽的蒸发器；一用于控制燃料气的流量的气体流量控制器；一防止燃料气倒流的第二单向阀；一用于混合水蒸汽和燃料气的混合器；一为所述蒸发器和所述混合器提供热量的具有加热腔体的加热器；一防止混合气体中的水蒸汽冷凝析出的加热带；其中所述水箱的出口通过管道与所述计量泵的进口相连，所述计量泵的出口与所述第一单向阀的进口相连，所述第一单向阀的出口与所述蒸发器的进口相连，所述蒸发器的出口与所述混合器的第一入口相连，所述气体流量控制器的进口与燃料气进气管相连，所述气体流量控制器的出口与所述第二单向阀的进口相连，所述第二单向阀的出口与所述混合器的第二入口相连，所述混合器的出口管道上设有所述加热带，所述混合器和所述蒸发器放置在所述加热器的加热腔体中；所述水箱的出口与所述计量泵入口之间的管道上装有第一温度传感器和第一压力传感器，所述混合器中装有第二温度传感器和第二压力传感器，所述燃料气进气管上装有第三温度传感器；该方法按如下步骤实现： 

(1)、读取所述第一温度传感器测量的温度为t1，读取所述第一压力传感器测量的压力为p1，读取所述第二温度传感器测量的温度为t2，读取所述第二压力传感器测量的压力为p2，读取所述第三温度传感器测量的温度为t3，读取所述气体流量控制器测量的燃料气的体积流量为Q_f，设燃料气在体积流量为Q_f的情况下需要的水蒸汽含量为Y_w；

(2)、根据水和水蒸汽性质国际联合会(IAPWS)发表的水和水蒸汽标准计算模型，即IAPWS-IF97公式，计算出在温度t1和压力p1下水的密度是ρ1，在温度t2和压力p2下水的密度是ρ2；

(3)、计算液态水的体积流量Q_W：

(4)、将计量泵的流量调节为上述步骤(3)中计算的结果。

5.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池测试应用中水蒸汽的控制方法，其特征在于：所述加热器的工作温度范围为150-300℃。

6.根据权利要求4或5所述的固体氧化物燃料电池测试应用中水蒸汽的控制方法，其特征在于：所述加热带的工作温度范围为150-300℃。