[发明专利]一种基于膜增湿的燃料电池增湿系统压力自适应平衡方法

说明书

本发明涉及燃料电池测试技术领域的一种基于膜增湿的燃料电池增湿系统压力自适应平衡方法，将膜增湿器应用于燃料电池测试台增湿系统，可大幅降低测试台功耗、简化测试台结构、减少测试台体积；采用压力平衡自适应控制方法，可实现膜增湿器气水两侧的压力快速自动平衡，从而大幅降低膜增湿器因压力不平衡导致的故障率，提升采用膜增湿器作为增湿方案的燃料电池测试台的可靠性。本发明提出的方法可应用于燃料电池测试台，此外也可应用于燃料电池系统集成。

技术领域

本发明涉及燃料电池测试技术领域，具体来说，是一种用于燃料电池测试台的、基于膜增湿的燃料电池增湿系统压力自适应平衡方法。

背景技术

燃料电池是一种可将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的发电装置。反应气湿度对燃料电池性能有较大影响，因此在对燃料电池进行测试时，燃料电池测试台需对进入燃料电池的反应气体的湿度进行控制。目前应用于燃料电池测试台的增湿方法主要有鼓泡增湿、喷淋增湿、焓轮增湿、膜增湿等。其中膜增湿具有增湿器体积小、流程简化、结构简单、功耗低、标准化产品种类丰富便于选型等诸多优点，非常适合应用于燃料电池测试台。然而，对于膜增湿器，使用过程中必须保证膜的两侧压强接近平衡，若有一侧压强过大就会造成膜破裂或者挤压变形。因此，由于故障率较高，使得膜增湿器在燃料电池测试台领域实际应用案例较少。

现有技术中公开了申请号为201220001990.7的实用新型专利，该申请中提供了一种用于燃料电池测试台的增湿系统，该增湿系统由恒温水浴锅、温度控制器、加热棒、液位传感器、常闭电磁阀、水泵、背压调节阀、耐高温高湿温湿度传感器、温湿度控制单元组成。该专利利用背压调节阀和可控制压力的水泵来改变膜增湿器水侧压力，以调节膜增湿器气-水两侧压力平衡。缺点是水侧压强改变的响应速度较慢，在气体压强发生变化时难以快速到达预期状态，膜增湿器易于发生故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于膜增湿的燃料电池增湿系统压力自适应平衡方法，实现了膜增湿器气水两侧的压力快速自动平衡，有效提高了基于膜增湿器的燃料电池测试台的可靠性。

本发明的目的是这样实现的：一种基于膜增湿的燃料电池增湿系统压力自适应平衡方法，其系统包括：

温水循环回路，所述温水循环回路中至少设置送水泵，以及内置加热装置的、盛装去离子水的加热水箱，所述送水泵的进水端与加热水箱接通，所述送水泵的出水端与膜增湿器的进水口接通，所述膜增湿器的出水口与加热水箱接通；

补水管路，用于将去离子水接引补充到加热水箱内；

输气管路，用于将干气通入膜增湿器的进气口；

接通膜增湿器的出气口的湿气输出管路；

系统还包括高位水箱，所述高位水箱设置于加热水箱的上方并在使用时与加热水箱接通，以使高位水箱与加热水箱通水；

其中，所述输气管路分为两路，其中一路为主路并与膜增湿器的进气口接通，另一路为旁路与高位水箱内的上部气腔接通；

所述送水泵设置为离心泵；

该方法至少包括如下步骤：

当膜增湿器的气侧压强变大以致膜增湿器的气水两侧的压强不平衡时，部分干气通过输气管路的旁路通往高位水箱内的上部气腔，以使高位水箱内的上部气腔的气压增强，以增强高位水箱、加热水箱的内部水压，以增强膜增湿器的水侧压强，以实时平衡膜增湿器的气水两侧的压强。

进一步地，在所述输气管路的主路上按照气流方向依次设置第一气路电磁阀、第二压力传感器，所述第二压力传感器用于实时检测干气气压。

进一步地，在所述输气管路的旁路上按照气流方向依次设置第二气路电磁阀、气路止回阀；当膜增湿器的气侧压强变小以致膜增湿器的气水两侧的压强不平衡时，所述气路止回阀处于关闭状态，干气通过输气管路的主路输入膜增湿器的进气口。