本發(fā)明實(shí)施例涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池測試系統(tǒng)以及使用燃料電池測試系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)：

燃料電池技術(shù)在逐步商用化過程中，對(duì)包括燃料電池電堆、燃料電池系統(tǒng)乃至燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的大規(guī)模研究、驗(yàn)證、測試工作會(huì)越來越普遍。在測試過程中，由于燃料電池自身是一個(gè)發(fā)電設(shè)備，為了測試其性能往往需要使用負(fù)載,這將會(huì)消耗掉燃料電池的電能。

在使用的燃料電池測試設(shè)備的負(fù)載往往將所發(fā)的電能轉(zhuǎn)化為熱能，即常見的電子負(fù)載，該類電子負(fù)載為水冷和空冷兩種，其所釋放的熱能往往還需要如冷水塔或者大型風(fēng)機(jī)散熱，以保證電子負(fù)載正常工作。在熱釋放過程中必然還需要額外的電能。若燃料電池完全商業(yè)化，尤其是車用大功率燃料電池發(fā)電系統(tǒng)(如超過30KW)，這種測試方式必然將造成極大電能浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種燃料電池測試系統(tǒng)以及使用燃料電池測試系統(tǒng)的方法，充分利用燃料電池在被測試過程中釋放的電能。

具體地，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一方面，提供一種燃料電池測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括與燃料電池一一對(duì)應(yīng)燃料電池測試臺(tái)、與所述燃料電池測試臺(tái)一一對(duì)應(yīng)的第一類直流轉(zhuǎn)換器、 第二類直流轉(zhuǎn)換器和電解水單元，其中，

各個(gè)所述燃料電池測試臺(tái)之間獨(dú)立工作；

第一類直流轉(zhuǎn)換器與所述燃料電池測試臺(tái)對(duì)應(yīng)連接，將燃料電池輸出直流電壓轉(zhuǎn)換為指定電壓；

所述第二類直流轉(zhuǎn)換器與所有第一類直流轉(zhuǎn)換器連接，將所述指定電壓輸出給所述電解水單元，為所述電解水單元供電；

所述電解水單元通過所述指定電壓電解水得到電解產(chǎn)品。

另一方面，提供一種使用燃料電池測試系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括與燃料電池一一對(duì)應(yīng)燃料電池測試臺(tái)、與所述燃料電池測試臺(tái)一一對(duì)應(yīng)的第一類直流轉(zhuǎn)換器、第二類直流轉(zhuǎn)換器和電解水單元，其中，各個(gè)所述燃料電池測試臺(tái)之間獨(dú)立工作，

所述方法包括：

將燃料電池測試臺(tái)與燃料電池一一對(duì)應(yīng)電連接，以對(duì)燃料電池的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行測試；

將第一類直流轉(zhuǎn)換器與燃料電池測試臺(tái)一一對(duì)應(yīng)電連接，獲取燃料電池在被測試過程中釋放出的直流電壓；

將所述第二類直流轉(zhuǎn)換器與第一類直流轉(zhuǎn)換器電連接，將直流電壓轉(zhuǎn)換為指定電壓，以及，將所述指定電壓傳輸給所述電解水單元，以使電解水單元電解水得到電解產(chǎn)品。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例，將燃料電池在被測試過程中釋放的電能充分利用，以用于電解水單元電解水得到電解產(chǎn)品，充分利用電能，減少電能的耗費(fèi)，此外，電解產(chǎn)品又可以作為燃料電池的燃料來源，即采用循環(huán)供電或者供氣的方式，與現(xiàn)有設(shè)備相比，可以實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種燃料電池測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種燃料電池測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，該系統(tǒng)可以包括燃料電池測試臺(tái)、第一類直流轉(zhuǎn)換器、第二類直流轉(zhuǎn)換器和電解水單元，其中，燃料電池測試臺(tái)與燃料電池一一對(duì)應(yīng)電連接，第一類直流轉(zhuǎn)換器與燃料電池測試臺(tái)一一對(duì)應(yīng)電連接，燃料電池測試臺(tái)的個(gè)數(shù)與燃料電池的個(gè)數(shù)一致，通常一次測試多個(gè)燃料電池，因此會(huì)有多個(gè)燃料電池測試臺(tái)，且多個(gè)燃料電池測試臺(tái)之間獨(dú)立工作，相互不干擾，而第一類直流轉(zhuǎn)換器與燃料電池測試臺(tái)的個(gè)數(shù)一致，而第二類直流轉(zhuǎn)換器與第一類直流轉(zhuǎn)換器連接，常為一對(duì)多的連接方式，即一個(gè)第二類直流轉(zhuǎn)換器與多個(gè)第一類直流轉(zhuǎn)換器電連接，而第二類直流轉(zhuǎn)換器與電解水單元電連接?？蛇x地，燃料電池測試臺(tái)包括但不限于空氣流量測試單元、控制單元、氫氣流量測試單元、減壓增濕單元、背壓及其控制單元、燃料電池冷卻溫度控制單元，以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池的測試，并進(jìn)行一定控制。

可選地，在本發(fā)明實(shí)施例中，燃料電池可以包括但不限于燃料電池電堆、燃料電池單節(jié)、燃料電池系統(tǒng)和燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)地，不同的燃料電池，其對(duì)應(yīng)使用的燃料電池測試臺(tái)也不相同，比如，燃料電池電堆，其對(duì)應(yīng)的測試臺(tái)為燃料電池電堆測試臺(tái)，而燃料電池單節(jié)，其對(duì)應(yīng)的測試臺(tái)為燃料電池單節(jié)測試臺(tái)，在此不再一一贅述，在測試過程中，基于燃料電池的類型相應(yīng)選擇對(duì)應(yīng)的測試臺(tái)即可。此外，需要說明的是，不同的測試臺(tái)，對(duì)燃料電池的測試參數(shù)及對(duì)應(yīng)的測試單元或者結(jié)構(gòu)可能相同也可能有差異，比如，燃料電池電堆測試臺(tái)可以包括空氣流量測試單元、控制單元、氫氣流量測試單元、減壓增濕單元、背壓及其控制單元、燃料電池冷卻溫度控制單元中的至少一個(gè)，而燃料電池單節(jié)測試臺(tái)可以只包括空氣流量測試單元、減壓單元及其控制單元，本發(fā)明在此不做限制。

基于上述連接關(guān)系，電能的傳輸具體可以如下：在開始對(duì)燃料電池進(jìn)行測試后，燃料電池將釋放電能，該電能的大小由燃料電池工作狀態(tài)決定，一般為一個(gè)區(qū)間，為直流電壓，因此需要第一類直流轉(zhuǎn)換器將該直流電壓轉(zhuǎn)換為指定電壓，比如，將直流電壓轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電壓值，以能夠滿足電解水單元的供電電源要求，而第二類直流轉(zhuǎn)換器將指定電壓輸出給電解水單元，為電解水單元供電，電解水單元在該指定電壓的作用下，將水電解得到電解產(chǎn)品，比如，氫氣和氧氣。

根據(jù)本發(fā)明一可選實(shí)施例，該系統(tǒng)還可以包括逆變器，逆變器與第二類直流轉(zhuǎn)換器并聯(lián)，與所有第一類直流轉(zhuǎn)換器連接，將燃料電池輸出直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電，以供電解水單元使用。需要說明的是，逆變器和第一類直流轉(zhuǎn)換器可以同時(shí)使用，也可以單獨(dú)使用，具體來說，在系統(tǒng)工作過程中，可以根據(jù)需要決定燃料電池所輸出電能的去向，當(dāng)燃料電池的供給氫氣不足時(shí)， 則大部分分配到第二類直流轉(zhuǎn)換器，而當(dāng)內(nèi)網(wǎng)用電需求量較大，而氫氣儲(chǔ)備較多時(shí)，可更多分配到逆變器上，逆變器將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡梢怨┌ㄈ缛剂想姵販y試臺(tái)、電解水單元等在內(nèi)的內(nèi)網(wǎng)交流電設(shè)備使用。當(dāng)供給電解水單元使用時(shí)，電解水單元可以包括直流輸入端口、交流輸入端口和整流單元，而交流輸入端口可以一端與逆變器電連接，另一端整流單元電連接，將逆變器轉(zhuǎn)換的交流電傳輸給整流單元，經(jīng)整流單元整流為直流電，以供電解水單元使用。

而電解水單元的電解產(chǎn)品可以包括氫氣和氧氣，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明實(shí)施例中的氧氣為副產(chǎn)品，是現(xiàn)有技術(shù)中的測試系統(tǒng)中不能產(chǎn)生的產(chǎn)品，而由于所制備的氫氣和氧氣壓力較低，為了能夠方便存儲(chǔ)氫氣和氧氣，該系統(tǒng)還可以包括第一壓縮機(jī)和第一儲(chǔ)氫罐、以及第二壓縮機(jī)和儲(chǔ)氧罐，第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)分別壓縮氫氣和氧氣，經(jīng)壓縮后進(jìn)入第一儲(chǔ)氫罐和儲(chǔ)氧罐。在本發(fā)明實(shí)施例中，由于氫氣轉(zhuǎn)換為電的效率一般為50％(基于氫氣的低熱值)，而電再次制氫的效率為80％(基于低熱值)左右，因此在整個(gè)循環(huán)中，即使燃料電池所發(fā)電全用作電解水回到氫氣，其效率為40％左右，這意味著該循環(huán)依然需要從外界輸入能量，可以通過外來氫氣或從外網(wǎng)引入交流電的形式使燃料電池測試持續(xù)進(jìn)行?；诖?，該系統(tǒng)還可以包括第二儲(chǔ)氫罐，用于存儲(chǔ)主要?dú)錃?，以不斷向燃料電池提供氫氣，保障燃料電池的測試工作持續(xù)進(jìn)行，但是由于本系統(tǒng)工作過程中能夠生成部分氫氣，因此可以減少外界輸入氫氣的量，需要說明的是，第一儲(chǔ)氫罐和第二儲(chǔ)氫罐可以是同一個(gè)儲(chǔ)氫罐，也可以是兩個(gè)單獨(dú)的儲(chǔ)氫罐，且該兩個(gè)單獨(dú)的儲(chǔ)氫罐可以通過管道連接。需要說明的是第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)均可以使用逆變器逆變的交流電進(jìn)行供電。

總體而言，在本發(fā)明中將燃料電池所發(fā)電經(jīng)由直流電壓變換器和逆變器通過輸出電流值控制，動(dòng)態(tài)將電能分配為內(nèi)網(wǎng)供電和電解水用電，經(jīng)逆變的交流電量需小于等于在廠區(qū)或測試臺(tái)自身用電量，以保證不會(huì)沖擊電網(wǎng)，電解水單元在與直流電接通后電解的氫氣經(jīng)壓縮后送至儲(chǔ)氣罐可用于燃料電池測試用氫氣，所電解的氧氣為副產(chǎn)物。

另外，在現(xiàn)有系統(tǒng)中，燃料電池發(fā)電最終以100％熱能的方式釋放出來，本發(fā)明中所需釋放的熱能僅為直流變換以及逆變器在其工作過程中產(chǎn)生的熱量外，沒有額外熱能釋放，為現(xiàn)有熱能釋放的5-10％，減少熱污染以及為散熱帶來的設(shè)備投入。

本發(fā)明還提供了一種使用燃料電池測試系統(tǒng)的方法，該方法包括如下步驟：

第一步，將燃料電池測試臺(tái)與燃料電池一一對(duì)應(yīng)電連接，以對(duì)燃料電池的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行測試。

第二步，將第一類直流轉(zhuǎn)換器與燃料電池測試臺(tái)一一對(duì)應(yīng)電連接，獲取燃料電池在被測試過程中釋放出的直流電壓。

第三步，將所述第二類直流轉(zhuǎn)換器與第一類直流轉(zhuǎn)換器電連接，將直流電壓轉(zhuǎn)換為指定電壓，以及，將所述指定電壓傳輸給所述電解水單元，以使電解水單元電解水得到電解產(chǎn)品。

可選地，當(dāng)系統(tǒng)還包括逆變器時(shí)，將逆變器與第一類直流轉(zhuǎn)換器連接，將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟妷海摻涣麟娍梢怨┌ㄈ缛剂先剂想姵販y試臺(tái)、電解水單元、壓縮機(jī)在內(nèi)的內(nèi)網(wǎng)交流電設(shè)備使用。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例，將燃料電池在被測試過程中釋放的電能充分利用，以用于電解水單元電解水得到電解產(chǎn)品，充分利用電能，減少電能的耗費(fèi)， 此外，電解產(chǎn)品又可以作為燃料電池的燃料來源，即采用循環(huán)供電或者供氣的方式，與現(xiàn)有設(shè)備相比，可以實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。