[实用新型]外部提供反应物介质的电化学装置的内部状态测量设备

说明书

本实用新型提供了一种外部提供反应物介质的电化学装置的内部状态测量设备，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术在介质传输特征频率和电化学特征频率相近时无法提前有效阻抗信息的问题。该装置包括待测电化学装置，DC‑DC转换器，用于对反应物介质施加设定压力或者流量扰动的反应物介质调控器，以及，用于控制反应物介质调控器启动以施加扰动并在施加扰动过程中实时采集待测电化学装置的输出电压、电流和执行内部状态参数计算的多合一控制器。多合一控制器经DC‑DC转换器与待测电化学装置的电极或供电输出端连接，并与反应物介质调控器的控制端连接。通过反应物介质调控器对反应物介质施加压力、流量扰动的方式对待测电化学装置进行阻抗检测。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种外部提供反应物介质的电化学装置的内部状态测量设备。

背景技术

电化学装置近年来在新能源行业应用广泛，但由于电化学反应涉及到复杂的氧化还原反应，很难有效地监控其内部实时运行状态。一般情况下，电化学装置集成了外部辅助设备以确保电化学反应所需反应物传输及控制。外部辅助设备通常用作电化学装置的激励信号源，发出激励信号的同时采集电流电压反馈，对内部状态进行实时诊断及状态分析。

目前，现有技术主要通过施加电信号扰动对电化学装置的内部状态进行监测，借助外部辅助电力装置，如DC/DC转换器，通过控制DC/DC转换器施加扰动电流，采集检测电化学装置的输出电压、电流，分析电化学装置的阻抗信息，实现对电化学装置的实时监控诊断。

由于介质传输特征频率和电化学特征频率相近时，上述借助外部辅助电力装置的方法将无法将二者解耦，因此在低于1 Hz扰动频率下无法提取有效的阻抗信息。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种外部提供反应物介质的电化学装置的内部状态测量设备，用以解决现有技术在介质传输特征频率和电化学特征频率相近时无法提前有效阻抗信息的问题。

一方面，本实用新型实施例提供了一种外部提供反应物介质的电化学装置的内部状态测量设备，包括待测电化学装置，DC-DC转换器，用于对反应物介质施加设定压力或者流量扰动的反应物介质调控器，以及，用于控制反应物介质调控器启动以施加扰动并在施加扰动过程中实时采集待测电化学装置的输出电压、电流和执行内部状态参数计算的多合一控制器；并且，

所述多合一控制器经DC-DC转换器与待测电化学装置的电极或供电输出端连接，并与所述反应物介质调控器的控制端连接；

所述反应物介质调控器的输出端与待测电化学装置的反应物入口连接。

上述技术方案的有益效果如下：提供的内部状态测量设备通过设置外部辅助设备（反应物介质调控器）对反应物介质施加压力、流量扰动的方式对待测电化学装置的阻抗进行测定。该测定装置结构简单，克服了现有技术在介质传输特征频率和电化学特征频率相近时无法提前有效阻抗信息的问题，使得测定过程对系统寿命影响较小，并提高了系统可靠性，能够实现覆盖频率更广的状态估计。

基于上述装置的进一步改进，所述反应物介质包括气体、液体、固体、等离子体、波色-爱因斯坦凝聚态介质、费米子凝聚态介质中的至少一种；

所述待测电化学装置包括燃料电池电堆、电解制氢装置、氯碱工业装置、电解铝装置中的至少一种。

进一步，对于包括燃料电池电堆的待测电化学装置，所述反应物介质包括空气，所述反应物介质调控器包括空压机；并且，该内部状态测量设备还包括电控三通阀、中冷器；其中，

所述电控三通阀的输入端一经所述中冷器与空压机的输出端连接，其输入端二与燃料电池电堆的空气尾气出口连接，其输出端与燃料电池电堆的空气入口连接。

进一步，该内部状态测量设备还包括气体压力-温度一体传感器；其中，