一種氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統的製作方法
2023-05-03 04:34:51
一種氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統，包括位於低氣壓環境艙內的氫空燃料電池；還包括連接的氫氣瓶與氫氣真空減壓閥，氫氣真空減壓閥與氫空燃料電池連接；還包括依次連接的空氣進口、空氣流量計、空氣真空減壓閥，空氣真空減壓閥與氫空燃料電池連接；還包括依次連接的氫氣流量調節閥、氫氣真空緩衝罐、氫路真空泵、氫氣排空口，氫氣流量調節閥與氫空燃料電池連接；還包括依次連接的空氣流量調節閥、空氣路真空泵、空氣排空口，空氣流量調節閥與低氣壓環境艙內部連接；還包括分別與氫空燃料電池連接的負載、冷卻風扇、及電子監控系統。本發明可完成電池在低氣壓下的工作性能測試，為燃料電池動力系統在無人機上的應用提供數據支撐。
【專利說明】一種氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統，特別是涉及一種通過控制進入燃料電池的氣體壓力低於常壓狀態，得出電池的伏安特性曲線，為燃料電池動力系統在高空無人機上的應用奠定試驗基礎的氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統。
【背景技術】
[0002]在高空無人機的應用中，隨著飛行高度的增加，環境壓力也隨之降低，壓力的降低將直接影響電池的輸出效率，從而使電池的使用功率有所降低，甚至影響無人機的正常飛行。
[0003]氫空燃料電池在地面狀態的試驗壓力最低為I個大氣壓，常規的試驗方法如圖1所示。
[0004]氫氣路通過氫氣減壓閥21將氫氣瓶I中的高壓氣體減至常壓進入電池，通過壓力測點Pl監測進入電池的氫氣壓力,排放閥20將氫氣路的雜質氣體和產生的水排出電池。空氣的供應通過空氣進氣泵19將環境中的空氣打進電池，利用流量調節閥15控制進入電池的空氣流量，電池側面分布空氣排出口 4，將反應剩餘的空氣直接排到環境大氣中。電池產生的廢熱通過冷卻風扇6散到環境中，同時電池工作時要接相應的負載3用來消耗電池產生的電能及電池測控系統9，完成系統的壓力、溫度等指標的監測。
[0005]在低於大氣壓的環境下，燃料電池的性能比常壓狀態降低多少，還沒有相關的試驗介紹。因此，設計一種氫空燃料電池在低氣壓環境下(低於一個大氣壓)的性能測試系統，對於燃料電池動力系統在無人機上的應用具有十分重要的意義。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種能夠控制進入燃料電池的氣體壓力低於常壓的方法，達到模擬電池在低氣壓環境工作下的氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統。
[0007]為解決上述技術問題，本發明一種氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統，包括位於低氣壓環境艙內的氫空燃料電池；還包括依次連接的氫氣瓶與氫氣真空減壓閥，氫氣真空減壓閥與氫空燃料電池連接；還包括依次連接的空氣進口、空氣流量計、空氣真空減壓閥，空氣真空減壓閥與氫空燃料電池連接；還包括依次連接的氫氣流量調節閥、氫氣真空緩衝罐、氫路真空泵、氫氣排空口，氫氣流量調節閥與氫空燃料電池連接；還包括依次連接的空氣流量調節閥、空氣路真空泵、空氣排空口，空氣流量調節閥與低氣壓環境艙內部連接；還包括分別與氫空燃料電池連接的負載、冷卻風扇、及電子監控系統。
[0008]本發明可以實現進入燃料電池內部的低氣壓控制，完成電池在低氣壓下的工作性能測試，得出極化曲線，為燃料電池動力系統在無人機上的應用提供數據支撐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為常壓氫空燃料電池試驗系統示意圖。
[0010]圖2為氫空燃料電池常壓與低氣壓工作狀態下的極化曲線示意圖。
[0011]圖3為本發明提供的一種氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統的示意圖。
[0012]圖中:1為氫氣瓶，2為氫氣真空減壓閥，3為負載，4為燃料電池空氣出口，5為氫空燃料電池，6為冷卻風扇，7為低氣壓環境艙，8為氫氣流量調節閥，9為電子測控系統，10為氫氣真空緩衝罐，11為氫路真空泵，12為氫氣排空口，13為空氣排空口，14為空氣路真空泵，15為空氣流量調節閥，16為空氣真空減壓閥，17為空氣流量計，18為空氣進口，19為空氣進氣泵，20為氫氣排放閥，21為氫氣減壓閥，Pl為氫氣壓力測點，P2為空氣壓力測點。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0014]本發明包括氫空燃料電池5 ;還包括依次連接的氫氣瓶I與氫氣真空減壓閥2，氫氣真空減壓閥2與氫空燃料電池5連接；還包括依次連接的空氣進口 18、空氣流量計17、空氣真空減壓閥16，空氣真空減壓閥16與氫空燃料電池5連接；還包括依次連接的氫氣流量調節閥8、氫氣真空緩衝罐10、氫路真空泵11、氫氣排空口 12，氫氣流量調節閥8與氫空燃料電池5連接；還包括依次連接的空氣流量調節閥15、空氣路真空泵14、空氣排空口 13，空氣流量調節閥15與低氣壓環境艙7內部連接；還包括分別與氫空燃料電池5連接的負載3、冷卻風扇6、及電子監控系統9。
[0015]氫空燃料電池5置於低氣壓環境艙7內。低氣壓環境艙7內壓力低於一個大氣壓。
[0016]氫氣壓力測點位於氫氣真空減壓閥2與低氣壓環境艙7之間，空氣壓力測點位於空氣真空減壓閥16與低氣壓環境艙7之間。
[0017]氫空燃料電池5置於低壓環境艙7內，低壓環境艙7為密閉容器,用於模擬高空的低氣壓環境。由於普通減壓閥的出口壓力一般都高於常壓，因此氫氣路改用真空減壓閥2，將氣瓶I中的高壓氣體減壓至所需真空壓力。氫空燃料電池氫氣出口設置流量調節閥8對氫氣流量進行控制，並在調節閥後連接真空緩衝罐10及真空泵11，用真空泵抽走排到緩衝罐中的氫氣，保證排出燃料電池的低壓氫氣能夠順利排到空氣中。
[0018]由於氫空燃料電池5參加反應的空氣壓力低於常壓，因此空氣路取消進氣泵，通過低壓環境艙內外的壓差直接將空氣吸入電池內部，利用空氣真空減壓閥16控制進入電池的空氣壓力，與氫氣相匹配，反應剩餘的空氣直接排到低壓環境艙7內，如果氫空燃料電池5排出的空氣沒有及時排出，將造成低壓環境艙7壓力的升高，造成壓力的不平衡，因此，需要將此部分空氣利用空氣真空泵14抽出艙外，同時，設置空氣流量調節閥15控制排出低壓環境艙7外的空氣流量與電池排出的空氣流量相同，以保持艙內壓力的穩定。
[0019]採用本發明可以實現進入氫空燃料電池5內部的低氣壓控制，完成氫空燃料電池5在低氣壓下(低於一個大氣壓)的工作性能測試，得出極化曲線，為氫空燃料電池5動力系統在無人機上的應用提供數據支撐，其試驗效果如圖2。
【權利要求】
1.一種氫空燃料電池低氣壓工作性能測試系統，其特徵在於:包括位於低氣壓環境艙內的氫空燃料電池；還包括依次連接的氫氣瓶與氫氣真空減壓閥，所述氫氣真空減壓閥與所述氫空燃料電池連接；還包括依次連接的空氣進口、空氣流量計、空氣真空減壓閥，所述空氣真空減壓閥與所述氫空燃料電池連接；還包括依次連接的氫氣流量調節閥、氫氣真空緩衝罐、氫路真空泵、氫氣排空口，所述氫氣流量調節閥與所述氫空燃料電池連接；還包括依次連接的空氣流量調節閥、空氣路真空泵、空氣排空口，所述空氣流量調節閥與所述低氣壓環境艙內部連接；還包括分別與所述氫空燃料電池連接的負載、冷卻風扇、及電子監控系統。
【文檔編號】G01R31/36GK104049212SQ201310083679
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】周連剛, 張文虎, 孫鳳煥, 馮震, 李白娥 申請人:北京航天動力研究所