[发明专利]一种燃料电池增湿罐增湿效果测试方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池增湿罐增湿效果测试方法，包括流量分析与增湿效果计算两个部分，流量分析用到了3σ数据处理、牛顿/拉格朗日插值和4阶Runge‑Kutta这几种数据处理和数值方法，增湿效果计算部分则根据具体实验数据和湿度计算公式得到最后结果；本发明通过数值运算就能简单、精确地预测增湿罐增湿效果和增湿水补充时间等技术参数，可实现快速预测和计算各工况下燃料电池电堆增湿效果。

本发明涉及燃料电池测试装置，特别涉及一种燃料电池增湿罐增湿效果测试方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池因其能源利用率高、振动与噪音小、环境友好、功率组合灵活等特性已成为当前最具潜力的氢能源利用方式。而增湿器作为燃料电池的重要辅机，其增湿效果是影响电堆性能的重要因素之一。

由于燃料电池功率组合灵活的特点，实验室组装的电堆模块功率从15kW到240kW不等，也就是说氢氧供应端进气量跨越几十至几千标升每分钟，而质量流量控制器价格高昂，且需配备多个，成本较高；同时现有湿度传感器在用于测试增湿罐增湿湿度时，由于探头处水分凝结，会产生巨大误差。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种不需要配备质量流量控制器、高精湿度传感器的湿度测试方法，满足对燃料电池增湿罐增湿效果的快速、高精度检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种燃料电池增湿罐增湿效果测试方法，步骤如下

S0，在被测试增湿罐的上端依次连接气液分离器和球阀一，在增湿罐的下端依次连接单向阀、球阀二、空压机和干燥器，同时在增湿罐上设置压力计传感器、温度传感器、液位传感器和加热器，并将增湿罐与水泵连接；

S1，增湿罐流量分析：

S11，通过压力计传感器测定增湿罐内稳定状态下的压力，并记录压力增加Δp_i的时间Δt_i；

S12，运用3σ准则进行数据处理，剔除异常数据；

S13，运用拉格朗日或牛顿插值法求出单位压力变化下的时间，并通过理想气体状态方程通过压力求出质量；

S14，运用4阶Runge-Kutta方法，求出增湿罐稳定工作压力下质量随时间变化的斜率，即稳定工作状态下的流量，也可将质量流量转化为标准体积流量；

S2，增湿罐增湿效果分析，根据具体实验数据和湿度计算公式得到最后结果：

S21，将步骤S1中得到的流量进行取平均数或中位数得到最终流量；S22，通过液位传感器记录增湿罐稳定工作时单位时间内增湿水液位变化，并通过3σ准则进行数据处理；

S23，通过气体相对湿度与绝对湿度的定义，计算气体增湿后的湿度。

所述的一种燃料电池增湿罐增湿效果测试方法，其步骤S11为：

向增湿罐内注入增湿水至指定液位L，关闭球阀二，开球阀一，记录罐内稳定时的压力数值P_i，即为空压力提供的压力；

开启球阀二，若气体出口处无明显液态水随气体排出，则认为液位L为可试验液位，并记录此时的压力计传感器的数值P，即为增湿罐工作时罐内的压力；

关闭球阀一，开启球阀二，使增湿罐内压力P降为0，关闭球阀二，开启球阀一，试验人员记录n组数据，每组数据分别为罐内表压从0增加到P_i时，增加Δp_i时的时间Δt，各组试验记录m次数据。

所述的一种燃料电池增湿罐增湿效果测试方法，其步骤S12是分析所测数据在3σ规则的上下控制限，并按照如下方法剔除不合理数据：