[发明专利]一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统及工作方法有效

专利信息
申请号: 201811630247.6 申请日: 2018-12-29
公开(公告)号: CN109768302B 公开(公告)日: 2020-12-15
发明(设计)人: 姚圣卓;贾坤晗;刘永峰;裴普成;陈红兵;秦建军 申请(专利权)人: 北京建筑大学
主分类号: H01M8/04029 分类号: H01M8/04029;H01M8/04119;H01M8/04313
代理公司: 合肥市上嘉专利代理事务所(普通合伙) 34125 代理人: 叶洋军
地址: 100044*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 带有 回收 装置 燃料电池 测试 系统 工作 方法
【说明书】:

发明公开了一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统,包括:氢气支路、空气支路、氮气支路、质子交换膜燃料电池模块、数据采集及处理模块、以及废热回收模块,其中,所述质子交换膜燃料电池模块内包含质子交换膜燃料电池堆,所述废热回收模块包括水箱、离心泵、以及与所述质子交换膜燃料电池堆连接的循环水路。本发明还公开了上述测试系统的工作方法。本发明在实现全面高效测试质子交换膜燃料电池动态性能的基础上,针对质子交换膜燃料电池在反应时会产生废热而设计的废热回收模块,实现了水冷循环,带有废热的循环水能够用作气体加湿,充分利用了废热产生的热能,不仅提高了效率,还减少了能量损耗,节能环保。

技术领域

本发明属于燃料电池测试领域,具体涉及一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统及工作方法。

背景技术

燃料电池是将燃料的化学能直接转化成电能的装置,只发生电化学反应,没有燃烧过程因而不受卡诺循环的限制,具有极高的能量转换效率。燃料电池可以是理想的全固态机械结构,即没有可移动的部件,这样的系统具有高可靠性和长寿命。并且燃料电池以氢气和氧气为燃料时生成水,没有污染且可以循环利用,对环境比较友好。

燃料电池由于具有效率高、无污染、寿命长和高可靠性等优点,可作为汽车内燃机的替代产品,也可应用于小型集中供电或分散式供电系统中,是绿色环保能源,极具发展潜力和应用前景。

质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种,其可在低温工作,并且具有较高的功率密度,所以在应用上很受欢迎。现有的对燃料电池性能测试的测试系统中没有进行水冷循环,没有对燃料电池产生的废热进行利用,既影响燃料电池的效率又不利于节能。

因此,对燃料电池性能测试还需要进一步研究,在对燃料电池的流量、温度、湿度等多参数进行有效控制的同时,还对燃料电池产生的废热进行回收利用,则需要提出更为可行的方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统及工作方法,以实现全面高效测试质子交换膜燃料电池动态性能的同时,还能对质子交换膜燃料电池工作时所产生的废热进行回收利用。

为此,本发明提供了一种带有废热回收装置的燃料电池测试系统,包括:氢气支路、空气支路、氮气支路、质子交换膜燃料电池模块、数据采集及处理模块、以及废热回收模块;其中,

所述质子交换膜燃料电池模块内包含质子交换膜燃料电池堆、温度传感器、湿度传感器、以及压力传感器;

所述氢气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阳极,包括依次设置的氢气瓶、过滤器一、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、以及流量传感器一,其中,所述流量控制阀一与温度传感器一之间并联有加湿气路一,所述加湿气路一中设有喷淋装置一和截止阀一;

所述空气支路连接在质子交换膜燃料电池堆的阴极,包括依次设置的空压机、减压阀、过滤器二、流量控制阀二、温度传感器二、湿度传感器二、压力传感器二、以及流量传感器二,其中,所述流量控制阀二与温度传感器二之间并联有加湿气路二,所述加湿气路二中设有喷淋装置二和截止阀二;

所述氮气支路包括依次设置的氮气瓶、流量控制阀一、温度传感器一、湿度传感器一、压力传感器一、以及流量传感器一,其中,所述氮气瓶与所述氢气支路的氢气瓶并联连接在所述流量控制阀一上;

所述废热回收模块包括水箱、离心泵、以及与所述质子交换膜燃料电池堆连接的循环水路,其中,所述水箱、离心泵设置在所述循环水路中,所述循环水路与所述喷淋装置一以及喷淋装置二均连通,所述循环水路与喷淋装置一的连接水路中设有截止阀三,所述循环水路与喷淋装置二的连接水路中设有截止阀四;

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