[发明专利]燃料电池测试系统的循环水冷却装置及方法

说明书

本发明公开燃料电池测试系统的循环水冷却装置，包括膨胀罐、第一水泵、第一换热器、所述膨胀罐连接第一水泵，所述第一水泵的出水端分为两路，其中一路经过燃料电池电堆，另一路与燃料电池电堆并联后直接连接燃料电池电堆的出水端，两路管道汇合后又分为两路，其中一路经过第一换热器，另一路与第一换热器并联后连接第一换热器的出水端，所述第一换热器的出水端连接所述第一水泵的入水端再次进入循环。本发明还公开燃料电池测试系统的循环水冷却方法。本发明的有益效果：充分利用了电堆产生的热量来提高内循环回路中水的温度，没有采用电加热的方式，避免了循环水的过冷和再加热带来的能源消耗，系统能效和节能效果显著提升。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池领域，尤其涉及的是一种燃料电池测试系统用循环水冷却装置及方法。

背景技术

燃料电池是一种零排放无污染、高转换效率、低噪声的能量转换装置。它的主要组成部件包括：膜电极、双极板、集流板、端板，其中膜电极为其核心部件。质子交换膜在湿润状态下才能发挥其最大的离子传导作用，同时提高电堆整体性能和寿命。为了测试燃料电池输出特性及使用寿命等关键参数，就需要准确模拟燃料电池可能遇到的各种工况条件，分析在使用不同温湿度气体并考虑水温散热时燃料电池的输出特性。内循环水系统在整个测试系统中占有重要位置，如何快速调节出入堆水温流量压力等参数，节约调试时间，压缩调试成本，这样就对燃料电池测试系统提出了更高的技术要求。

现有系统通常采用下面的方式堆控制温度：将经过电堆换热出来的高温液态水经过降温板换(降温板换的冷源为冷却塔中的冷却水或者冷水机组的冷冻水)。经过降温板换之后，将水温降到低于下一工况的入堆进水温度，再经过水箱里的电加热将水温加热到工况需要的进水温度。如公布号：CN113851672A，一种燃料电池冷却水系统的控制方法，该系统包括第一水泵、三通阀节温器、板式换热器和第二水泵，所述第一水泵的进水端与电堆出水端连通，所述板式换热器的热水管道进水端和所述三通阀节温器的第一进水端均与所述第一水泵的出水端连通，所述板式换热器的热水管道出水端与所述三通阀节温器的第二进水端连通，所述三通阀节温器的出水端与电堆进水端连通，所述第二水泵的出水端连通所述板式换热器的冷水管道进水端；其特征在于：所述方法包括：当燃料电池的动力系统进入工作状态时，实时获取所述电堆出水端的出水温度；根据所述出水温度所处的范围对应控制所述三通阀节温器的板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率，调节所述出水温度处于预期温度范围。这个过程容易水温过冷，将水温降低到离下一工况温度较远，此时需要投入更多的电加热来将水温升起来，此过程耗能多，而且不利于入堆温度的调节控制；拉长了调节时间，不利于节能减排。

再者，现有进入电堆的水流量是通过变频水循环泵的转速来控制进入电堆的水流量。这里有一个限制就是变频循环水泵的频率不能无限制下降，这对于循环水流量的范围就有所限制。并且循环水泵的变频过程中会带来入堆压力的变化，不利于入堆压力的控制调节。以及，电堆测试完毕，往往电堆内部温度很高，拆堆时容易烫伤实验人员，自然冷却不利于工作效率的提升；使用内循环水降温，但下一测试工况水温提升会浪费更多能源与时间成本。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息已构成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中将点对换热出来的高温水降温后再升温后进入下一工况的方式，耗能多、不利于温度调节控制、调控时间长的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

燃料电池测试系统的循环水冷却装置，包括膨胀罐、第一水泵、第一换热器、所述膨胀罐连接第一水泵，所述第一水泵的出水端分为两路，其中一路经过燃料电池电堆，另一路与燃料电池电堆并联后直接连接燃料电池电堆的出水端，两路管道汇合后又分为两路，其中一路经过第一换热器，另一路与第一换热器并联后连接第一换热器的出水端，所述第一换热器的出水端连接所述第一水泵的入水端再次进入循环。