[发明专利]一种用于燃料电池水冷电堆的环境模拟测试舱

说明书

本发明属于燃料电池的环境条件模拟测试技术领域，公开了一种用于燃料电池水冷电堆的环境模拟测试舱。包括上半部分的减压舱及下半部分的设备舱。环境模拟测试舱包括电缆系统、控制系统、冷却系统、真空泵系统、空压机系统、破空系统、空气循环系统、工作流体输送系统。环境模拟测试舱采用模块化设计，作为具备常规测试条件的测试台的一个独立的可以匹配的模块，不设置人员进入通道和内部预留的人员操作空间，大幅度降低设备尺寸；降低了对装置抵抗真空的强度要求，能耗降低，造价降低，设备易于移动，使用的灵活性提高。

技术领域

本发明属于燃料电池的环境条件模拟测试技术领域，具体涉及一种可调节的大气条件模拟模块，尤其是对高原或高空的低压和低温条件模拟，形成可重复的大气条件来检测燃料电池的在该种条件下的使用性能。

背景技术

电堆的大气环境运行模拟测试舱测试，一般是针对高原或高空、冬季寒冷条件，以低压和低温为主要和常用特性。环境模拟测试舱具体设计条件多以绝对压力0.5～1.0大气压，温度-40～75℃为主要参数，但是并不限定这个范围。并且一般是保持一个特定的温湿度压力进行测试。其中，低温主要针对电堆低温启动和保存测试，高温主要针对材料和电气，低压主要用于模拟高空和高原条件。

现在环境模拟测试舱多制造成一套完整系统，包括燃料、氧化剂、冷却剂的控制管理系统，以及电堆检测的压力温度模拟舱，并常见以多个集装箱式搭建形成，其构建造价和场地要求都很高。

由于当前的趋势是检测功率越来越大，在待测体向高功率发展的同时，待测体的体积小型化。相对地，用于电堆的环境模拟测试舱对比待测电堆明显过大，从技术上需要进行优化，对体积和造价均进行降低。分析其体积大的主要原因，包括现有环境模拟测试舱的测试方式大多采用了人员步入舱内的设计方式，在环境模拟测试舱放置被测电堆之外，增加了电堆四周的人工操作空间要求，大幅度扩展了整个测试空间的体积配制。例如，用于车用100kw级别的电堆体积一般不足0.5m³，但是用于测试的环境模拟测试舱单一舱体的体积就往往可以达到5～50m³，整套附属的测试体系更为庞大，这对于能源、功率，以及成本控制和场地要求都明显不利。例如，待测车用电堆检测所用的单一的环境模拟测试舱即超过的应用目标车辆的体积，在此基础上，其它配套体积再增加数倍。

对于燃料电池本身，被测电堆所需要的燃料、氧化剂空气、冷却剂的供应基本由运行条件限定，而建立和维持环境模拟测试舱所需要的温度、湿度、压力直接由环境模拟测试舱的尺寸决定。明显的是，例如将4m³空间或40m³空间的气压降低到同样程度，后者消耗的能量可以近似看做是前者的10倍，如果期望同样时间内达到降压，后者需要使用型号大得多的真空泵，而且真空泵也可能从无需冷却系统改成需要冷却系统，复杂性进一步提高。

在使用相同的制造材料时，保温能耗也随环境模拟测试舱外表面的增加而增加。

燃料电池环境模拟测试舱的现有技术一般采用提供一个或多个集装箱组成的测试系统，具有比较完整、全面的测试能力。但是带来不利的问题也很明显，至少存在包括装置庞大、所有的装置基本只能在室外、设备专用属性强扩展性弱、系统造价昂贵等问题。其环境模拟测试舱表面积大、体积大，内部温度和压力的建立和维持需要的能源消耗大。测试系统建成后也难以移动和升级。

对于低温湿度的控制也需要技术方案，常规增湿技术使用喷淋、鼓泡、喷雾等，但是在冰点以下面临实际的结霜或结冰问题，失去可操作性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于燃料电池水冷电堆的环境模拟测试舱，与现有环境模拟测试舱相比大幅度降低设备尺寸，降低了抵抗真空的强度要求，能耗降低，造价降低，设备易于移动，设备使用的灵活性提高。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种用于燃料电池水冷电堆的环境模拟测试舱，环境模拟测试舱呈立方体或圆柱体，环境模拟测试舱上半部分为减压舱，下半部分为设备舱。