[实用新型]一种质子交换膜燃料电池测控系统

说明书

一种质子交换膜燃料电池测控系统，包括氢气供应系统、氧气供应系统、氮气吹扫预热系统、电堆系统、废水废气回收利用系统、氢气报警系统、数据采集与控制系统。本实用新型所突出的特点在于所述的氮气吹扫预热系统连接电加热丝，在对整个系统进行吹扫的同时可以对电堆进行预加热，达到电堆正常工作所需的温度，实现电堆在低温环境下的启动。所述的数据采集与控制系统可以在质子交换膜燃料电池运行时采集和控制多个参数，使质子交换膜燃料电池始终在最佳状态运行。所述的氢气报警系统检测氢气是否泄露。所述的废水废气回收利用系统使未完全反应的气体继续参与反应，回收的废水用于加湿罐补给，使整个系统在高效工作的同时更安全、更环保。

技术领域

本实用新型属于燃料电池领域，具体涉及一种质子交换膜燃料电池测控系统。

背景技术

燃料电池是通过电化学反应直接将化学能转化为电能的装置，不受卡诺循环限制，其效率是内燃机效率的3倍。燃料电池工作方式与内燃机类似，理论上只要外部不断供给燃料与氧化剂，燃料电池就可以持续供电，且其反应生成水，无污染，在能源问题日益严重的今天，燃料电池这种高效、洁净的能量转化装置得到了各国政府、开发商及研究机构的普遍重视。

根据所用电解质不同，燃料电池可分为碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池五类。其中，质子交换膜燃料电池工作温度较低，大概在60-80℃，发电效率高(LHV)(40％-60％)，启停速度快(＜1min)，功率密度高，内部结构紧凑，污染零排放，在便携式发电、移动式发电以及固定式发电领域均有广阔的应用前景。

质子交换膜燃料电池是一个水管理和热管理相耦合的复杂系统，其性能受温度、压力、湿度等因素影响，改变其中任何一个参数都会影响电池性能。因此需要一套完整的测试系统并设计相应的测试程序对相关参数进行实时监测并控制，确定影响质子交换膜燃料电池性能的原因以及控制方法，使其始终在安全高效的状态下运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题及需要，提出一种质子交换膜燃料电池测控系统，可以同时采集和控制多个参数并实现质子交换膜燃料电池在低温环境下的正常启动，设计合理，结构简单，安全高效环保。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种质子交换膜燃料电池测控系统，包括氢气供应系统、氧气供应系统、氮气吹扫预热系统、电堆系统、废水废气回收利用系统、氢气报警系统、数据采集与控制系统；所述的氢气供应系统包括氢气罐、过滤器一、减压阀一、电磁阀一、质量流量计一、单向阀一、电磁阀二、压力传感器一、温湿度传感器一、电磁阀三、加湿罐一、液位计一、电加热圈一、温控仪一；所述的氧气供应系统包括氧气罐、过滤器二、减压阀二、电磁阀四、质量流量计二、单向阀二、电磁阀五、压力传感器二、温湿度传感器二、电磁阀六、加湿罐二、液位计二、电加热圈二、温控仪二；所述的氮气吹扫预热系统包括氮气罐一、减压阀三、电磁阀七、电加热丝一、氮气罐二、减压阀四、电磁阀八、电加热丝二；所述的电堆系统包括质子交换膜燃料电池、电子负载、压力传感器三、温湿度传感器三、散热风扇、背压阀、储水罐一；所述的废水废气回收利用系统包括汽水分离器一、汽水分离器二、离子交换器一、离子交换器二、储水罐二、储水罐三；所述的氢气报警系统包括一台氢气报警器；所述的数据采集与控制系统是一台可以编程的上位PC机。

作为进一步的改进，所述氢气供应系统中的氢气罐、过滤器一、减压阀一、电磁阀一、质量流量计一、单向阀一依次连接，所述的电磁阀三与加湿罐一串联构成加湿支路一，所述的加湿支路一与电磁阀二并联后与压力传感器一、温湿度传感器一依次连接；所述的加湿支路一，包括加湿罐一、液位计一、电加热圈一、温控仪一，采用鼓泡加湿原理，气体从进气口进入到加湿罐一底部，通过去离子水加热加湿后向上通过气体出口排出，所述的加湿罐一外接液位计一、电加热圈一和温控仪一，通过加热到不同的温度来实现湿度的控制并观察液位变化，所述的加湿罐一设有补水口。