[发明专利]一种燃料电池水管理监测系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池水管理监测系统，包括：氢气支路、空气支路、氮气支路、燃料电池模块、数据采集及处理模块、以及余热废水回收模块，其中，所述燃料电池模块内包含燃料电池以及用于测量燃料电池内部水量的交流阻抗测试仪，所述余热废水回收模块包括与燃料电池连接的气液分离装置、以及与气液分离装置连接的余热废水回收水路，所述余热废水回收水路内的废水能够用作气体加湿。本发明还公开了上述监测系统的工作方法。本发明的燃料电池水管理监测系统及其工作方法可以监测燃料电池内部水量以预防排除燃料电池产生水淹或脱水故障，同时可以根据燃料电池实验台所需工作环境进行实时调节，并充分利用燃料电池反应区所排出的带余热的废水。

技术领域

本发明属于燃料电池测试领域，具体涉及一种燃料电池水管理监测系统及其工作方法。

背景技术

随着人类科学技术的发展和应用，当今的节约能源和环境保护已成为人类社会可持续发展战略的核心，是影响当今世界各国能源决策和科技导向的关紧因素。同时，它也是促进能源科技发展的巨大动力，20世纪建立起来的庞大能源系统已无法适应未来社会对高效、清洁、经济、安全的能源体系的要求，能源发展正面临着巨大的挑战。

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。燃料电池与一般发电装置的不同之处是直接通过电化学反应将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能，能量转化率高，对环境无污染，具有广阔的发展前景。

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。并且在燃料电池以氢气和氧气为燃料时生成水，没有污染，对环境比较友好。

根据电解质的不同，燃料电池可分为磷酸盐燃料电池、质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池五大类，尤其是质子交换膜燃料电池可在低温工作，并且具有较高的功率密度，其发电效率可达到60％左右，排放物只有水，对环境没有污染，广泛应用于交通、军事、通信等领域。

现有的对燃料电池性能测试的测试系统中没有对燃料电池反应时所排出的产物加以利用，尤其是带余热的废水，从而造成能源的浪费，不符合当今节约能源与环境保护的核心主题。

因此，对燃料电池性能测试还需要进一步研究，在及时发现并调节燃料电池的水平衡问题的同时，还对燃料电池排出的产物进行回收利用，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燃料电池水管理监测系统及其工作方法，以在及时发现并调节燃料电池的水平衡问题的同时，还能对燃料电池工作时所产生的带有余热的废水进行回收利用。

为此，本发明提供了一种燃料电池水管理监测系统，包括：氢气支路、空气支路、氮气支路、燃料电池模块、数据采集及处理模块、以及余热废水回收模块；其中，

所述燃料电池模块内包含燃料电池、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、以及用于测量所述燃料电池内部水量的交流阻抗测试仪；

所述氢气支路连接在燃料电池的阳极，包括依次设置的氢气瓶、供气控制阀一、减压阀一、过滤器一、温度控制装置一、压力发生装置一、测量装置一、转子流量计一、以及测量装置二，其中，所述转子流量计一与测量装置二之间并联设置有干燥气路一和加湿气路一，所述干燥气路一中设有干气线路控制阀一，所述加湿气路一中设有湿气线路控制阀一和加湿器一；

所述空气支路连接在燃料电池的阴极，包括依次设置的空气泵、供气控制阀二、减压阀二、过滤器二、温度控制装置二、压力发生装置二、测量装置三、转子流量计二、以及测量装置四，其中，所述转子流量计二与测量装置四之间并联设置有干燥气路二和加湿气路二，所述干燥气路二中设有干气线路控制阀二，所述加湿气路二中设有湿气线路控制阀二和加湿器二；