[实用新型]一种空冷电堆环境模拟测试系统

说明书

本实用新型公开了一种空冷电堆环境模拟测试系统，涉及燃料电池空冷电堆测试的环境模拟装置结构，更具体地说，涉及一种具有模拟环境气压，特别是低气压，以及温度、湿度、氧气浓度、氢气浓度控制的测试装置条件，本实用新型可以获得更接近于实际运行的模拟条件，有利于降低测试能耗，便于测试的稳定运行。在保持氢气排气口压力与设定环境压力相同的条件下，氢气尾气不排放到测试装置的循环空气中，能够大幅度降低换气能耗，特别是降压条件下的真空抽气的能量消耗，提高系统安全。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池空冷电堆测试的环境模拟装置的结构，更具体地说，涉及一种具有模拟环境低气压，以及温度、湿度、氧气浓度、氢气浓度控制的测试和运行系统。

背景技术

氢气可以用于燃料电池高效地产生电能，并以氢质子交换膜燃料电池为常见。由于效率低于百分之百，电堆运行将产生废热，按照废热的移除方式，即冷却方式，主要分成水冷堆和空冷堆两种。

水冷电堆一般具有阴极增压和冷却剂循环二次冷却的特点，阴极空气与冷却空气具有不同的物理通道空间。其中，阴极空气可以经过增压、增湿调节之后进入阴极，并与冷却腔分离，冷却腔的液体在电堆外部与空气交换热量。空冷电堆的阴极空气一般直接使用环境大气，并使用这些空气在电堆内部直接进行冷却，冷却通道与阴极通道在相同的物理空间通道一体化，空气直接经过电堆的极板间，并且不经过温度、压力和湿度处理。由于这些原因，空冷电堆运行表现对于环境条件的依赖比水冷电堆要严重的多。

因此，用于水冷电堆测试的环境仓以及测试方法与用于直接空冷电堆的差异较大，需要有针对性地开发相关技术。

目前对于水冷电堆的大气环境模拟测试开展的也尚少，对于空冷电堆的大气环境模拟测试开展的更少。

专利申请CN111540930A公开一种空冷电堆的装置，在重复结构下用于多个空冷电堆的常规测试，以加快检测进度，但是只能在常规大气开放条件下进行。

专利申请CN111162296A，公开了一种测试室和控制方法，用于大气环境模拟。该技术用于水冷电堆在环境模拟仓中运行，使用环境仓内空气增压用于阴极气体，散热在环境仓外。其氢气直接排放于环境仓，这将产生氢气扩散在测试空间内，经过阴极空气压缩机送往阴极，很明显，其电堆运行在阴极具有一定量的氢气而与实际环境中阴极空气没有氢气是不同的，并且不在模拟气候环境仓内散热，这与空冷电堆直接散热到电堆周围环境中，具有根本的不同。由于该技术的氢气尾排在环境仓中，为控制氢气浓度、降低阴极排放的氢气影响，需要加大换气排放或加大空间来稀释氢气，结果是空间增大或空间换气次数增加，在常用的模拟高原低压操作中，该技术需要支出较大的真空换气能耗。

专利申请CN111380688A，公开了一种集装箱式检测装置，针对水冷电堆，其氢气尾气与空气尾气混合，排放到大气中，并且其氢气从电堆释放的环境压力与测试仓压力无关，电堆产生的热量也不排放到检测的模拟气候环境仓中，与空冷堆测试的原理不同。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型涉及燃料电池空冷电堆测试的环境模拟装置结构，更具体地说，涉及一种具有模拟环境气压，特别是低气压，以及温度、湿度、氧气浓度、氢气浓度控制的测试系统。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种空冷电堆环境模拟测试系统，由环境仓、氢气管理系统和空气管理系统组成，其中环境,为耐真空压力容器环境仓，所述环境仓中部放置待测的空冷电堆，空冷电堆带有风扇引风，在空冷电堆与环境仓之间具有空隙可以流通空气，该空隙中设置有风向和流速检测的风向风速计，环境仓还具有限定压力不低于限定值的安全阀、接近于出口处的环境仓氢气浓度传感器。