气体温度控制系统、控制方法以及燃料电池测试设备与流程

    专利查询2026-06-14  1


    本发明涉及燃料电池测试设备,更具体地,涉及一种用于燃料电池测试设备的气体温度控制系统、设置有气体温度控制系统的燃料电池测试设备以及用于燃料电池测试设备的气体温度控制方法。


    背景技术:

    1、燃料电池、例如质子交换膜燃料电池(pemfc)通常包含燃料电池电堆、燃料电池系统、燃料电池辅助元件,在燃料电池的研发、生产阶段均需要使用专用测试设备(下文简称燃料电池测试设备),对产品性能进行测试。燃料电池测试设备通过控制进入燃料电池的氢气、空气、氮气或其他气体的流量、压力、温度和湿度等,对不同使用工况进行模拟,进而测试燃料电池的性能。在现有的燃料电池测试设备中,一般使用电加热设备对气体进行加热及控温。采用电加热设备对进入燃料电池电堆前的气体进行加热及控温,这将导致燃料电池测试设备需要配备相应的加热元件及供电线缆,同时变温速率受限于电加热器的功率。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于解决或者在一定程度上缓解以上提出的技术问题。

    2、根据本发明,提供了一种用于燃料电池测试设备的气体温度控制系统,所述气体温度控制系统包括:水箱、水泵、加湿换热机构、第一蒸汽供给流路、气体供给流路以及控制器,其中,所述水箱、所述水泵以及所述加湿换热机构通过管路连接从而形成循环水回路,

    3、所述水箱用于容纳循环水;

    4、所述水泵用于给所述循环水回路中的循环水提供动力;

    5、所述第一蒸汽供给流路与所述水箱保持流体连通,用以向所述水箱提供蒸汽,进入所述水箱中的蒸汽在与所述水箱中的循环水混合之后产生相变并且释放热量,从而加热所述水箱中的循环水,并且所述第一蒸汽供给流路设置有第一阀装置,用于调节进入所述水箱中的蒸汽的流量,所述第一阀装置与所述控制器保持通信;

    6、所述加湿换热机构用于使所述气体供给流路中的气体与被加热的循环水进行热交换并且对所述气体进行加湿,

    7、所述控制器用于获取所述气体供给流路中的气体在流经所述加湿换热机构后的气体实际温度;根据所述燃料电池测试设备的气体目标温度以及所述气体实际温度,控制所述第一阀装置的开度。

    8、可选地,在上述的气体温度控制系统中,所述加湿换热机构还包括:

    9、第一换热器,用于对所述气体供给流路中的气体进行加热;

    10、第二蒸汽供给流路,用于对所述气体供给流路中的气体进行加湿;以及

    11、第二换热器,用于对所述气体供给流路中经加湿的气体进行降温。

    12、可选地,在上述的气体温度控制系统中,所述第一换热器和所述第二换热器通过管路串联设置,所述第一换热器沿着所述循环水的流动方向位于所述第二换热器的下游处,使得所述循环水从所述第二换热器流入所述第一换热器;或者所述第一换热器和所述第二换热器通过管路并联设置,使得所述循环水分流后分别流入所述第一换热器和所述第二换热器。

    13、可选地,在上述的气体温度控制系统中,所述气体温度控制系统还包括第一温度传感器,用于检测所述气体供给流路的气体在流经所述加湿换热机构后的气体实际温度,所述第一温度传感器与所述控制器保持通信;并且/或者

    14、所述气体温度控制系统还包括第二温度传感器,用于检测所述水泵出口的循环水的温度,所述第二温度传感器与所述控制器保持通信;并且/或者

    15、所述气体温度控制系统还包括第三温度传感器,用于检测所述水箱内的循环水的温度,所述第三温度传感器与所述控制器保持通信。

    16、可选地,在上述的气体温度控制系统中,所述气体温度控制系统还包括第三换热器和三通阀,所述第三换热器设置在所述加湿换热机构的下游与所述水箱的上游之间的管路中,用于使流经所述加湿换热机构的循环水与工厂冷却水进行热交换,从而使循环水的温度降低,所述三通阀用于切换所述加湿换热机构与所述水箱连通或者所述加湿换热机构与所述第三换热器连通;并且/或者

    17、所述气体温度控制系统还包括循环水补水流路,所述循环水补水流路的入口设置在所述加湿换热机构的下游与所述水箱的上游之间的管路中,用于为所述循环水回路补充冷却的循环水,所述循环水补水流路设置有第二阀装置,用于调节进入所述循环水回路中的冷却的循环水的流量,从而使循环水的温度降低,所述第二阀装置与所述控制器保持通信。

    18、可选地,在上述的气体温度控制系统中,所述第一蒸汽供给流路还设置有开关阀,用于调节进入所述水箱中的蒸汽的流量,所述开关阀与所述第一阀装置通过管路并联设置。

    19、可选地,在上述的气体温度控制系统中,所述水箱还设置有:

    20、第三阀装置,用于调节所述水箱中的循环水的压力,所述第三阀装置与所述控制器保持通信,以及

    21、压力传感器,用于检测所述水箱中的循环水的压力,所述压力传感器与所述控制器保持通信,

    22、其中,所述控制器根据循环水的目标温度设定循环水目标压力,随后根据所述水箱中的循环水的压力与循环水目标压力之间的偏差,控制所述第三阀装置的开度。

    23、可选地,在上述的气体温度控制系统中,所述水箱还设置有安全阀,用于在所述水箱的压力超过预设压力时自动打开进行泄压。

    24、此外,根据本发明,还提供了一种燃料电池测试设备,所述燃料电池测试设备包括上述的气体温度控制系统。

    25、另外,根据本发明,还提供了一种用于燃料电池测试设备的气体温度控制方法,应用于上述的气体温度控制系统,所述气体温度控制方法包括:

    26、获取所述气体供给流路中的气体流经所述加湿换热机构后的气体实际温度;

    27、根据所述燃料电池测试设备的气体目标温度以及所述气体实际温度,控制所述第一阀装置的开度。

    28、可以了解,本发明的用于燃料电池测试设备的气体温度控制系统采用蒸汽直喷加湿技术并且利用蒸汽液化释放潜热的方式对进入燃料电池的气体进行加热并控温,可以减少加热元器件及线缆的使用,同时将具备更快的气体变温速率。



    技术特征:

    1.一种用于燃料电池测试设备的气体温度控制系统,其特征在于,所述气体温度控制系统(10)包括:水箱(100)、水泵(200)、加湿换热机构(300)、第一蒸汽供给流路(400)、气体供给流路(500)以及控制器,其中,所述水箱(100)、所述水泵(200)以及所述加湿换热机构(300)通过管路连接从而形成循环水回路,

    2.根据权利要求1所述的气体温度控制系统,其特征在于,所述加湿换热机构(300)还包括:

    3.根据权利要求2所述的气体温度控制系统,其特征在于,所述第一换热器(310)和所述第二换热器(330)通过管路串联设置,所述第一换热器(310)沿着所述循环水的流动方向位于所述第二换热器(330)的下游处,使得所述循环水从所述第二换热器(330)流入所述第一换热器(310);或者所述第一换热器(310)和所述第二换热器(330)通过管路并联设置,使得所述循环水分流后分别流入所述第一换热器(310)和所述第二换热器(330)。

    4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体温度控制系统,其特征在于,所述气体温度控制系统(10)还包括第一温度传感器(610),用于检测所述气体供给流路(500)的气体在流经所述加湿换热机构(300)后的气体实际温度,所述第一温度传感器(610)与所述控制器保持通信;并且/或者

    5.根据权利要求1-3中任一项所述的气体温度控制系统,其特征在于,所述气体温度控制系统(10)还包括第三换热器(710)和三通阀(712),所述第三换热器(710)设置在所述加湿换热机构(300)的下游与所述水箱(100)的上游之间的管路中,用于使流经所述加湿换热机构(300)的循环水与工厂冷却水进行热交换,从而使循环水的温度降低,所述三通阀(712)用于切换所述加湿换热机构(300)与所述水箱(100)连通或者所述加湿换热机构(300)与所述第三换热器(710)连通;并且/或者

    6.根据权利要求1-3中任一项所述的气体温度控制系统,其特征在于,所述第一蒸汽供给流路(400)还设置有开关阀(430),用于调节进入所述水箱(100)中蒸汽的流量,所述开关阀(430)与所述第一阀装置(420)通过管路并联设置。

    7.根据权利要求1-3中任一项所述的气体温度控制系统,其特征在于,所述水箱(100)还设置有:

    8.根据权利要求7所述的气体温度控制系统,其特征在于,所述水箱(100)还设置有安全阀(130),用于在所述水箱(100)的压力超过预设压力时自动打开进行泄压。

    9.一种燃料电池测试设备,其特征在于,所述燃料电池测试设备包括根据权利要求1-8中任一项所述的气体温度控制系统(10)。

    10.一种用于燃料电池测试设备的气体温度控制方法,应用于根据权利要求1-8中任一项所述的气体温度控制系统(10),其特征在于,所述气体温度控制方法包括:


    技术总结
    本发明涉及一种用于燃料电池测试设备的气体温度控制系统。所述气体温度控制系统包括:水箱、水泵、加湿换热机构、第一蒸汽供给流路、气体供给流路以及控制器,其中,水箱、水泵以及加湿换热机构通过管路连接;第一蒸汽供给流路向水箱提供蒸汽,进入水箱中的蒸汽在与水箱中的循环水混合之后产生相变并且释放热量,从而加热水箱中的循环水;第一蒸汽供给流路设置有第一阀装置;加湿换热机构用于使气体供给流路中的气体与被加热的循环水进行热交换并且对气体进行加湿。本发明还涉及一种燃料电池测试设备以及用于燃料电池测试设备的气体温度控制方法。根据本发明的气体温度控制系统利用蒸汽液化释放潜热的方式对进入燃料电池的气体进行加热并控温。

    技术研发人员:王秋实,周健,邵峰,M·维尔纳,程德凡
    受保护的技术使用者:罗伯特·博世有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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