一种氢燃料电池的综合性能测试装置[实用新型专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821214926.0
(22)申请日 2018.07.27
(73)专利权人 东莞氢宇新能源科技有限公司
地址 523000 广东省东莞市松山湖高新技
术产业开发区新城大道9号中大海洋
生物研发基地A二栋一楼
(72)发明人 高立元　
(74)专利代理机构 东莞市华南专利商标事务所
有限公司 44215
代理人 卞华欣
(51)Int.Cl.
H01M 8/0438(2016.01)
H01M 8/04492(2016.01)
H01M 8/22(2006.01)
G01D 21/02(2006.01)
(54)实用新型名称
一种氢燃料电池的综合性能测试装置
(57)摘要
本实用新型涉及测试装置技术领域，尤其是
指一种氢燃料电池的综合性能测试装置，包括主
机、人机交互界面、氢气循环机构、空气循环机
构、冷却水循环机构、电堆密封检测机构、电堆电
压巡检机构和固定座，人机交互界面、氢气循环
机构、空气循环机构、冷却水循环机构、电堆密封
检测机构和电堆电压巡检机构均与主机电连接，
氢气循环机构、空气循环机构、电堆密封检测机
构和电堆电压巡检机构均连接于固定座，冷却水
循环机构包围于固定座。

本实用新型通过集成有
氢气循环机构、空气循环机构、冷却水循环机构、
电堆密封检测机构、电堆电压巡检机构，能够对
氢燃料电池进行耗氧量、耗氢量、功率、电压输出
稳定性等多项参数进行测试，从而提升了测试效
率。

权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 208723006 U 2019.04.09
C N 208723006
U
1.一种氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：包括主机、人机交互界面、氢气循环机构、空气循环机构、冷却水循环机构、电堆密封检测机构、电堆电压巡检机构和用于放入燃料电池电堆的固定座，所述人机交互界面、所述氢气循环机构、所述空气循环机构、所述冷却水循环机构、所述电堆密封检测机构和所述电堆电压巡检机构均与所述主机电连接，所述氢气循环机构、所述空气循环机构、所述电堆密封检测机构和所述电堆电压巡检机构均连接于所述固定座，所述冷却水循环机构包围于所述固定座；
所述氢气循环机构包括氢气源、第一氢气循环管和第二氢气循环管，所述第一氢气循环管的两端分别与所述固定座和所述氢气源连接，所述第二氢气循环管的两端分别与所述固定座和所述氢气源连接；所述第一氢气循环管安装有氢气气泵，所述第二氢气循环管安装有氢气流量阀，所述第一氢气循环管与所述固定座的连接处设置有第一流量传感器、第一压力传感器、第一温度传感器和第一湿度传感器，所述氢气气泵、所述氢气流量阀、所述第一流量传感器、所述第一压力传感器、所述第一温度传感器和所述第一湿度传感器均与所述主机电连接，所述第一流量传感器与所述氢气气泵电连接，所述第一压力传感器与所述氢气流量阀电连接。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：所述氢气源与所述第一氢气循环管之间设置有第一喷雾机构和第一加热机构，所述第一喷雾机构与所述第一湿度传感器电连接，所述第一加热机构与所述第一温度传感器电连接。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：所述空气循环机构包括空气源、第一空气循环管和第二空气循环管，所述第一空气循环管道的两端分别与所述固定座和所述空气源连接，所述第二空气循环管道的两端分别与所述固定座和所述空气源连接；所述第一空气循环管安装有空气气泵，所述第二空气循环管安装有空气流量阀，所述第一空气循环管与所述固定座的连接处设置有第二流量传感器、第二压力传感器、第二温度传感器和第二湿度传感器，所述空气气泵、所述空气流量阀、所述第二流量传感器、所述第二压力传感器、所述第二温度传感器和所述第二湿度传感器均与所述主机电连接，所述第二流量传感器与所述空气气泵电连接，所述第二压力传感器与所述空气流量阀电连接。

4.根据权利要求3所述的氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：所述空气源与所述第一空气循环管之间设置有第二喷雾机构和第二加热机构，所述第二喷雾机构与所述第二湿度传感器电连接，所述第二加热机构与所述第二温度传感器电连接。

5.根据权利要求1所述的氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：所述冷却水循环机构包括水管和储水罐，所述水管的两端分别与所述储水罐连通，所述水管包围于所述固定座，所述水管的一端设置有液体流量阀，所述液体流量阀与所述主机电连接。

6.根据权利要求5所述的氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：所述水管内设置有水压传感器，所述水压传感器分别与所述液体流量阀、所述主机电连接。

7.根据权利要求5所述的氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：所述储水罐内设置有水温传感器，所述储水罐设置有用于与外界进行水交换的交换管，所述交换管设置有水阀，所述水温传感器分别与所述水阀、所述主机电连接。

8.根据权利要求1所述的氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：所述电堆密封检测机构包括压力探针和超声波检测装置，所述压力探针、所述超声波检测装置均与所述
主机电连接。

9.根据权利要求1所述的氢燃料电池的综合性能测试装置，其特征在于：所述电堆电压巡检机构包括若干个电压表，每个电压表分别用于检测电堆的单片电压信息，若干个电压表均与所述主机电连接。

一种氢燃料电池的综合性能测试装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及测试装置技术领域，尤其是指一种氢燃料电池的综合性能测试装置。

背景技术
[0002]燃料电池是新能源电池的一种，目前最常用的燃料电池是以氢气作为燃料，以氧气作为助燃剂而制成的。

而现在的氢燃料电池，大多都是规格较大的电池，因而其各种性能的优劣，将直接影响到周围的环境，甚至对周围的安全也有着较为深远的影响。

因此，氢燃料电池在出厂使用前，必须要对其的各种参数进行测试，以确保该氢燃料电池的安全性以后，才可以进行出厂使用。

[0003]但是，目前的氢燃料电池测试装置，一般都只能够测试其中的一项或者两项的性能，若氢燃料电池需要检测时，常需要经过多个装置分别对该氢燃料电池的各参数进行测试，这无疑降低了测试的效率。

发明内容
[0004]本实用新型针对现有技术的问题提供一种氢燃料电池的综合性能测试装置。

[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
[0006]本实用新型提供的一种氢燃料电池的综合性能测试装置，包括主机、人机交互界面、氢气循环机构、空气循环机构、冷却水循环机构、电堆密封检测机构、电堆电压巡检机构和用于放入燃料电池电堆的固定座，所述人机交互界面、所述氢气循环机构、所述空气循环机构、所述冷却水循环机构、所述电堆密封检测机构和所述电堆电压巡检机构均与所述主机电连接，所述氢气循环机构、所述空气循环机构、所述电堆密封检测机构和所述电堆电压巡检机构均连接于所述固定座，所述冷却水循环机构包围于所述固定座；
[0007]所述氢气循环机构包括氢气源、第一氢气循环管和第二氢气循环管，所述第一氢气循环管道的两端分别连接于所述固定座和所述氢气源，所述第二氢气循环管道的两端分别连接于所述固定座和所述氢气源；所述第一氢气循环管安装有氢气气泵，所述第二氢气循环管安装有氢气流量阀，所述第一氢气循环管与所述固定座的连接处设置有第一流量传感器、第一压力传感器、第一温度传感器和第一湿度传感器，所述氢气气泵、所述氢气流量阀、所述第一流量传感器、所述第一压力传感器、所述第一温度传感器和所述第一湿度传感器均与所述主机电连接，所述第一流量传感器与所述氢气气泵电连接，所述第一压力传感器与所述氢气流量阀电连接。

[0008]进一步的，所述氢气源与所述第一氢气循环管之间设置有第一喷雾机构和第一加热机构，所述第一喷雾机构与所述第一湿度传感器电连接，所述第一加热机构与所述第一温度传感器电连接。

[0009]进一步的，所述空气循环机构包括空气源、第一空气循环管和第二空气循环管，所述第一空气循环管道的两端分别连接于所述固定座和所述空气源，所述第二空气循环管道
的两端分别连接于所述固定座和所述空气源；所述第一空气循环管安装有空气气泵，所述第二空气循环管安装有空气流量阀，所述第一空气循环管与所述固定座的连接处设置有第二流量传感器、第二压力传感器、第二温度传感器和第二湿度传感器，所述空气气泵、所述空气流量阀、所述第二流量传感器、所述第二压力传感器、所述第二温度传感器和所述第二湿度传感器均与所述主机电连接，所述第二流量传感器与所述空气气泵电连接，所述第二压力传感器与所述空气流量阀电连接。

[0010]更进一步的，所述空气源与所述第一空气循环管之间设置有第二喷雾机构和第二加热机构，所述第二喷雾机构与所述第二湿度传感器电连接，所述第二加热机构与所述第二温度传感器电连接。

[0011]进一步的，所述冷却水循环机构包括水管和储水罐，所述水管的两端分别与所述储水罐连通，所述水管包围于所述固定座，所述水管的一端设置有液体流量阀，所述液体流量阀与所述主机电连接。

[0012]更进一步的，所述水管内设置有水压传感器，所述水压传感器分别与所述液体流量阀、所述主机电连接。

[0013]更进一步的，所述储水罐内设置有水温传感器，所述储水罐设置有用于与外界进行水交换的交换管，所述交换管设置有水阀，所述水温传感器分别与所述水阀、所述主机电连接。

[0014]进一步的，所述电堆密封检测机构包括压力探针和超声波检测装置，所述压力探针、所述超声波检测装置均与所述主机电连接。

[0015]进一步的，所述电堆电压巡检机构包括若干个电压表，每个电压表分别用于检测电堆的单片电压信息，若干个电压表均与所述主机电连接。

[0016]本实用新型的有益效果：本实用新型通过集成有氢气循环机构、空气循环机构、冷却水循环机构、电堆密封检测机构、电堆电压巡检机构，能够对氢燃料电池进行耗氧量、耗氢量、功率、电压输出稳定性等多项参数进行测试，从而提升了测试效率。

附图说明
[0017]图1为本实用新型的示意图。

[0018]图2为本实用新型的氢气循环机构、固定座、空气循环机构和冷却水循环机构的示意图。

[0019]图3为本实用新型的电堆密封检测机构和电堆电压巡检机构的示意图。

[0020]附图标记：1—主机，2—人机交互界面，3—氢气循环机构，4—空气循环机构，5—冷却水循环机构，6—电堆密封检测机构，7—电堆电压巡检机构，8—固定座，31—氢气源，32—第一氢气循环管，33—第二氢气循环管，34—氢气气泵，35—氢气流量阀，36—第一流量传感器，37—第一压力传感器，38—第一温度传感器，39—第一湿度传感器，310—第一喷雾机构，311—第一加热机构，41—空气源，42—第一空气循环管，43—第二空气循环管，44—空气气泵，45—空气流量阀，46—第二流量传感器，47—第二压力传感器，48—第二温度传感器，49—第二湿度传感器，410—第二喷雾机构，411—第二加热机构，51—水管，52—储水罐，53—液体流量阀，54—水压传感器，55-水温传感器，56-交换管，57-水阀，61-压力探针，62-超声波检测装置，71-电压表。

具体实施方式
[0021]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

以下结合附图1至附图3对本实用新型进行详细的描述。

[0022]本实用新型提供的一种氢燃料电池的综合性能测试装置，包括主机1、人机交互界面2、氢气循环机构3、空气循环机构4、冷却水循环机构5、电堆密封检测机构6、电堆电压巡检机构7和用于放入燃料电池电堆的固定座8，所述人机交互界面2、所述氢气循环机构3、所述空气循环机构4、所述冷却水循环机构5、所述电堆密封检测机构6和所述电堆电压巡检机构7均与所述主机1电连接，所述氢气循环机构3、所述空气循环机构4、所述电堆密封检测机构6和所述电堆电压巡检机构7均连接于所述固定座8，所述冷却水循环机构5包围于所述固定座8。

[0023]本实用新型通过集成有氢气循环机构3、空气循环机构4、冷却水循环机构5、电堆密封检测机构6、电堆电压巡检机构7，能够对氢燃料电池进行耗氧量、耗氢量、功率、电压输出稳定性等多项参数进行测试，从而提升了测试效率。

[0024]具体的，所述氢气循环机构3包括氢气源31、第一氢气循环管32和第二氢气循环管33，所述第一氢气循环管32的两端分别与所述固定座8和所述氢气源31连接，所述第二氢气循环管33的两端分别与所述固定座8和所述氢气源31连接；所述第一氢气循环管32安装有氢气气泵34，所述第二氢气循环管33安装有氢气流量阀35，所述第一氢气循环管32与所述固定座8的连接处设置有第一流量传感器36、第一压力传感器37、第一温度传感器38和第一湿度传感器39，所述氢气气泵34、所述氢气流量阀35、所述第一流量传感器36、所述第一压力传感器37、所述第一温度传感器38和所述第一湿度传感器39均与所述主机1电连接，所述第一流量传感器36与所述氢气气泵34电连接，所述第一压力传感器37与所述氢气流量阀35电连接。

本实用新型通过氢气源31、第一氢气循环管32和第二氢气循环管33，与固定座8内的燃料电池电堆的阳极构成氢气循环道，用以持续不断往燃料电池电堆的阳极送入氢气，并把未能进行反应的氢气进行回收以进行再次使用；同时，氢气气泵34用以辅助氢气输入燃料电池电堆的阳极，而氢气流量阀35则是用以控制燃料电池电堆的阳极内的氢气回流的速率，用以保证燃料电池电堆有足量的氢气进行反应放电。

除此以外，本实用新型设置的第一流量传感器36、第一压力传感器37、第一温度传感器38和第一湿度传感器39，分别测试流入燃料电池电堆的氢气的流速、气压、温度和湿度，并根据这些参数，让使用者通过控制氢气气泵34的功率、控制氢气流量阀35分别来对氢气的流速或气压进行控制，从而能够测试出在氢气的不同流速或者不同压力下对于反应的影响；或者通过第一流量传感器36和第一压力传感器37的反馈来控制氢气的流速或气压，从而达到氢气流动的动态平衡。

[0025]具体的，所述氢气源31与所述第一氢气循环管32之间设置有第一喷雾机构310和第一加热机构311，所述第一喷雾机构310与所述第一湿度传感器39电连接，所述第一加热机构311与所述第一温度传感器38电连接。

通过第一湿度传感器39和第一温度传感器38所测得的氢气的湿度和温度，让使用者自行控制对氢气进行加湿或者加热来进行测试，从而能够测试出在不同湿度、不同温度下的氢气对于反应的影响；同时，还可以由第一湿度传感器39和第一温度传感器38分别通过反馈来控制第一喷雾机构310和第一加热机构311，使得氢气的湿度和温度在一定范围内保持动态平衡来进行测试。

优选的，第一加热机构311为电
阻丝，而第一喷雾机构310包括雾化喷头和用于为雾化喷头泵水的雾化泵。

[0026]在本实施例中，所述空气循环机构4包括空气源41、第一空气循环管42和第二空气循环管43，所述第一空气循环管42道的两端分别与所述固定座8和所述空气源41连接，所述第二空气循环管43道的两端分别与所述固定座8和所述空气源41连接；所述第一空气循环管42安装有空气气泵44，所述第二空气循环管43安装有空气流量阀45，所述第一空气循环管42与所述固定座8的连接处设置有第二流量传感器46、第二压力传感器47、第二温度传感器48和第二湿度传感器49，所述空气气泵44、所述空气流量阀45、所述第二流量传感器46、所述第二压力传感器47、所述第二温度传感器48和所述第二湿度传感器49均与所述主机1电连接，所述第二流量传感器46与所述空气气泵44电连接，所述第二压力传感器47与所述空气流量阀45电连接。

本实用新型通过空气源41、第一空气循环管42、第二空气循环管43和燃料电池电堆的阴极构成空气循环，用以为燃料电池电堆的反应提供助燃用的空气，且把未进行反应的助燃空气进行回收以提升空气的使用率。

同时，本实用新型设置有第二流量传感器46、第二压力传感器47、第二温度传感器48和第二湿度传感器49，分别用来测出所供给燃料电池电堆的空气的流速、气压、温度和湿度，便于使用者进行记录；而空气气泵44和空气流量阀45，则是可以让使用者来控制空气的流动以及燃料电池电堆内空气的气压，以测试在不同空气流速和不同空气气压下的反应效果。

当然，本实用新型还可以通过第二流量传感器46、第二压力传感器47来分别控制空气气泵44和空气流量阀45，达到空气流速和燃料电池电堆内的气压在一定范围内保持动态平衡的效果。

[0027]具体的，所述空气源41与所述第一空气循环管42之间设置有第二喷雾机构410和第二加热机构411，所述第二喷雾机构410与所述第二湿度传感器49电连接，所述第二加热机构411与所述第二温度传感器48电连接。

通过第二湿度传感器49和第二温度传感器48所测得的空气的湿度和温度，让使用者自行控制对空气进行加湿或者加热来进行测试，从而能够测试出在不同湿度、不同温度下的空气对于反应的影响；同时，还可以由第二湿度传感器49和第二温度传感器48分别通过反馈来控制第二喷雾机构410和第二加热机构411，使得空气的湿度和温度在二定范围内保持动态平衡来进行测试。

[0028]在本实施例中，所述冷却水循环机构5包括水管51和储水罐52，所述水管51的两端分别与所述储水罐52连通，所述水管51包围于所述固定座8，所述水管51的一端设置有液体流量阀53，所述液体流量阀53与所述主机1电连接。

通过冷却水循环机构5来对燃料电池电堆进行降温，从而保证燃料电池电堆不会因温度过高而烧毁。

[0029]具体的，所述水管51内设置有水压传感器54，所述水压传感器54分别与所述液体流量阀53、所述主机1电连接。

水压传感器54用以测试水管51内的水的压力，通过水压传感器54控制液体流量阀53，以使得水压在一定范围内保持动态平衡，从而来让水流速率保持在一定的数值以确保散热效果；同时，使用者可以通过主机1来控制液体流量阀53，使得液体的流速进行变化，以改变散热效果，来测出不同温度下燃料电池电堆的工作效果。

[0030]具体的，所述储水罐52内设置有水温传感器55，所述储水罐52设置有用于与外界进行水交换的交换管56，所述交换管56设置有水阀57，所述水温传感器55分别与所述水阀57、所述主机1电连接。

水温传感器55的设置，用以使得当水温达到一定阈值时，控制水阀57打开使得冷却水循环机构5与外界的冷水进行交换，保证冷却水循环机构5内的冷却水温度不会过高而影响了冷却效果。

[0031]在本实施例中，所述电堆密封检测机构6包括压力探针61和超声波检测装置62，所述压力探针61、所述超声波检测装置62均与所述主机1电连接；具体的，压力探针61和声波检测装置62设置在固定座8内。

通过超声波检测装置62来检测燃料电池电堆的密封性，且通过压力探针61来测试燃料电池电堆的保压性能，从而更加全面地获取待测试的燃料电池电堆的参数。

[0032]在本实施例中，所述电堆电压巡检机构7包括若干个电压表71，每个电压表71分别用于检测电堆的单片电压信息，若干个电压表71均与所述主机1电连接，若干个电压表71均设置于固定座8内从而能够精准测试出燃料电池电堆的各个单片的信息，便于找出异常的单片。

[0033]以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

图1
图2
图3
说　明　书　附　图3/3页CN 208723006 U 11。