[发明专利]一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统

说明书

本发明涉及一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，包括多功能测量板、第一数据采集模块、激励发生器、负载电路和计算机，多功能测量板作为阴极板或阳极板安装在燃料电池上，负载电路分别连接多功能测量板和与多功能测量板对应的燃料电池的另一单极板，激励发生器接于多功能测量板与单极板之间多功能测量板包括多个独立测试分区，每一个独立测试分区设有若干个传感器测量孔，传感器与第一数据采集模块连接，独立测试分区的极板与激励发生器、负载电路分别连接，计算机与第一数据采集模块、激励发生器连接。与现有技术相比，本发明仅使用一套即可实现同时在线测量分区阻抗、温湿度、氧浓度和内部图像，且操作简单，适用范围广。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统。

背景技术

能源是人类社会发展与进步的动力，但是传统的化石燃料对于环境造成很多负面影响。氢燃料作为一种可再生无污染的清洁能源，逐渐成为二十一世纪环境友好的新型能量载体，其在燃料电池中具有非常好的运用前景。由于燃料电池具有高功率密度、高效率和零排放等优点，目前已成为一种非常具有前景的供能装置。

燃料电池单电池由两块双极板和一张膜电极组成。通过氢气和氧气的电化学反应便能转化为电能。燃料电池的反应是一种多场相互下所进行的一种反应，针对车用大功率燃料电池，其反应温度、反应湿度、反应气体浓度等都会不均匀，对电池的反应效率和速率产生影响。在燃料电池运行中，由于反应气体损耗和产热产水的影响，电池内的温湿度、气液流动状态、反应气体浓度阻抗损耗等都会随着工况和反应位置变化，导致各部位输出性能有所区别，燃料电池的输出电压会低于理论输出电压值，无法达到最佳输出性能。因此了解电池内部的温湿度分布、氧气浓度、物质传输状态和各部位反应状态等，对于诊断燃料电池和为后续燃料电池的设计将提供指导性意义，多物理量的共同测量也能更全面了解电池的真实工作状态，对于精确定位燃料电池内部损耗就显得尤为重要。

中国发明专利CN 103063714B公开了一种燃料电池分区交流阻抗在线测试系统及测试方法，利用PCB板分区成功获得燃料电池内部的阻抗分布，但该方法功能较单一，仅获得了燃料电池的阻抗分布信息，不能实现多物理量的测量，对于燃料电池的内部环境认识十分有限。中国发明专利CN 104597407A公开的一种双功能燃料电池分区阻抗测试设备及测试方法，其采用在分区PCB板并且内置温度传感电阻的方法实现燃料电池分区阻抗和温度的测量，但该方法由于PCB板直接接触双极板而非膜电极，影响温度分布的测量精度，且双极板的分流效应会使测量板收集到的阻抗信号失真。上述两种方法可实现分区阻抗和温度的测量，但测量参数干扰较大、精度低。而且针对燃料电池内部阻抗、温湿度、氧浓度等多物理量同时测量仍然较少，无法实时反应电池内部的反应状态，造成燃料电池设计和运行控制缺少有效数据支撑。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，所述的燃料电池包括依次连接的阴极板、膜电极和阳极板，所述的多功能在线测试系统包括多功能测量板、第一数据采集模块、激励发生器、负载电路和计算机，所述的多功能测量板作为阴极板或阳极板安装在燃料电池上，所述的负载电路分别连接多功能测量板和与多功能测量板对应的燃料电池的另一单极板，所述的激励发生器接于多功能测量板与单极板之间，所述的多功能测量板包括多个独立测试分区，每一个独立测试分区设有若干个传感器测量孔，安装的传感器与第一数据采集模块连接，所述的独立测试分区的极板与激励发生器、负载电路分别连接，所述的计算机与第一数据采集模块、激励发生器连接。本发明系统安装的传感器包括但不限于温湿度传感器、氧浓度传感器和内窥镜。