能夠循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及燃料電池測試技術(shù)，更具體地說，是涉及一種能夠循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的燃料電池測試過程中，存在以下的缺陷:1)被測試的燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的電能都是通過熱消耗損失掉，造成了資源的浪費，成本的增加。2)傳統(tǒng)的燃料電池測試系統(tǒng)中所需的氫氣是由外置氫氣瓶來進行供應(yīng)的，經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生電能。這樣在整個測試過程中，氫氣的供給需人工實時監(jiān)測，及時補給。當(dāng)氫氣瓶中氫氣使用完時，系統(tǒng)將會停止運行，造成測試中斷。而燃料電池測試系統(tǒng)長時間運行，耗氫量大。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種能夠循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)。
[0004]為達到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0005]一種能夠循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)，包括:
[0006]DC/DC電源變換器，其輸入端與設(shè)于燃料電池測試臺中的待測燃料電池相連；
[0007]電解制氫機構(gòu)，其輸入端與所述DC/DC電源變換器的輸出端相連；
[0008]氫氣純化裝置，其進氣口與所述電解制氫機構(gòu)的氫氣輸出口相連通；其輸出口通過第一單向閥與所述燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路相連通；
[0009]氫氣瓶，其設(shè)于儲氫格中，所述氫氣瓶的輸出口通過第二單向閥與所述燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路相連通；
[0010]其中，所述第一單向閥的出口壓力高于第二單向閥的出口壓力。
[0011]所述燃料電池測試系統(tǒng)還包括用于控制所述電解制氫機構(gòu)的電解功率的配電機構(gòu)，所述配電機構(gòu)包括帶有PLC控制器的配電柜，所述配電柜的一輸入端與所述DC/DC電源變換器的輸出端相連，另一輸入端與市電相連；所述配電機構(gòu)的輸出端與所述電解制氫機構(gòu)的輸入端相連。
[0012]所述燃料電池測試系統(tǒng)還包括上位機，所述上位機分別與燃料電池測試臺、DC/DC電源變換器以及PLC控制器相連。
[0013]所述電解制氫機構(gòu)包括電解槽、電解液儲槽、冷卻系統(tǒng)以及氮氣供給系統(tǒng)，所述電解液儲槽、冷卻系統(tǒng)以及氮氣供給系統(tǒng)均與電解槽相連。
[0014]所述電解制氫機構(gòu)的氧氣輸出口還通過氧氣純化裝置與燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)管路相連通。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實用新型的一種能夠循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)具有以下的有益效果:
[0016]循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定、維護成本降低；電解的氫氣純度高，品質(zhì)穩(wěn)定；循環(huán)電解制氫裝置重量輕、占地面積小、即用即制氫、即制即用；前期投資少，回報率高。
[0017]作為進一步的改進，采用PLC控制循環(huán)制氫裝置運行，無需專人值守。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的實施例的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0020]請參閱圖1所示的一種能夠循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)，包括:
[0021]DC/DC電源變換器，其輸入端與設(shè)于燃料電池測試臺中的待測燃料電池相連；
[0022]電解制氫機構(gòu)，例如可以采用圖1中的結(jié)構(gòu)，包括電解槽、電解液儲槽、冷卻系統(tǒng)以及氮氣供給系統(tǒng)，電解液儲槽、冷卻系統(tǒng)以及氮氣供給系統(tǒng)均與電解槽相連。
[0023]氫氣純化裝置，其進氣口與電解制氫機構(gòu)的氫氣輸出口相連通；其輸出口通過第一單向閥與燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路相連通；
[0024]氫氣瓶，其設(shè)于儲氫格中，氫氣瓶的輸出口通過第二單向閥與燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路相連通；
[0025]其中，第一單向閥的出口壓力高于第二單向閥的出口壓力。
[0026]使用時，啟動圖1中的任意一個燃料電池測試臺，當(dāng)該燃料電池測試臺中的待測燃料電池運行發(fā)出的電通過能夠輸出恒流限壓的DC/DC電源變換器降壓至電解槽額定電壓DC86或100V(±20%)供給電解槽使用。電解槽中的液體在直流電的作用下產(chǎn)生氫氣和氧氣。氫氣經(jīng)氫氣純化裝置純化后，并入燃料電池供氫系統(tǒng)管路，形成循環(huán)；氧氣直接進行放空，或者經(jīng)氧氣純化裝置后并入燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)管路。循環(huán)制氫裝置不斷的供應(yīng)氫氣，保證了燃料電池測試系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。其中，燃料電池供氫系統(tǒng)管路需要1.6-2.5MPa純度為99.99%的氫氣。
[0027]而電解制氫機構(gòu)產(chǎn)生的氫氣通過氫氣純化裝置直接并入燃料電池供氫系統(tǒng)中，但在電解制氫機構(gòu)穩(wěn)定運行前，由儲氫格中的氫氣瓶進行臨時供氫。氫氣瓶與電解制氫供氫管路都是通過單向閥與燃料電池系統(tǒng)測試臺連接。電解制氫供氫管路中壓力達不到供氫要求，由儲氫格中的氫氣瓶通過第二單向閥開始進行供氫。當(dāng)電解制氫裝置正常供氫后，供氫壓力穩(wěn)定后，由于第一單向閥的出口壓力高于第二單向閥的出口壓力，氫氣瓶停止供氫，轉(zhuǎn)由電解制氫機構(gòu)通過第一單向閥進行供氫。
[0028]較佳地，本實用新型的燃料電池測試系統(tǒng)還包括用于控制電解制氫機構(gòu)的電解功率的配電機構(gòu)，其包括帶有PLC控制器的配電柜，配電柜的一輸入端與所述DC/DC電源變換器的輸出端相連，另一輸入端與市電相連；配電機構(gòu)的輸出端與電解制氫機構(gòu)中的電解槽的電輸入端相連。
[0029]配電柜和PLC控制器的電源一部分自市電，當(dāng)燃料電池測試臺突然斷電后，PLC控制器自動調(diào)節(jié)保壓并穩(wěn)定系統(tǒng)的運行。當(dāng)料電池測試臺的功率根據(jù)客戶需求發(fā)生突變(升或降)時，由市電對配電柜及PLC控制器進行補償，PLC控制器根據(jù)待測燃料電池供電情況，調(diào)整電解槽功率，產(chǎn)生符合需求的氫氣量，穩(wěn)定測試系統(tǒng)的運行。
[0030]電解制氫機構(gòu)為即用即制型氫氣發(fā)生器，從開機到出氣的時間為十幾分鐘，因此，在本使用新型的燃料電池測試系統(tǒng)開始運行前，由市電對配電柜及PLC控制器進行供電，使得電解制氫機構(gòu)能夠提前穩(wěn)定運行后對本實用新型的燃料電池測試系統(tǒng)供應(yīng)氫氣。當(dāng)燃料電池測試系統(tǒng)進行緊急停機、啟動時，PLC控制器自動調(diào)節(jié)電解槽工作功率，穩(wěn)定系統(tǒng)的運行。
[0031]作為進一步的改進，本實用新型的燃料電池測試系統(tǒng)還可以包括上位機，其分別與燃料電池測試臺、DC/DC電源變換器、PLC控制器相連。
[0032]通過上位機發(fā)送功率目標值給PLC控制器，控制電解槽的功率。上位機還能夠根據(jù)本實用新型的燃料電池測試系統(tǒng)中需要的壓值調(diào)節(jié)燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路中的氫氣額度壓力以及空氣供應(yīng)系統(tǒng)管路中的氧氣額度壓力。
[0033]作為另一種改進，電解制氫機構(gòu)的氧氣輸出口還通過氧氣純化裝置與燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)管路相連通。
[0034]采用本實用新型的燃料電池測試系統(tǒng)，按照500kW的待測燃料電池計算，每小時可回收100立方氫氣，按燃料電池測試系統(tǒng)每天工作8小時、每立方氫氣6元計算，一年可節(jié)約人民幣約100X8X30X12X6=172.8萬元。本實用新型中的電解制氫機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，對傳統(tǒng)燃料電池測試臺的改造工作量小，回收成本周期短，經(jīng)濟效益十分明顯。
[0035]本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的目的，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種能夠循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，包括: DC/DC電源變換器，其輸入端與設(shè)于燃料電池測試臺中的待測燃料電池相連； 電解制氫機構(gòu)，其輸入端與所述DC/DC電源變換器的輸出端相連； 氫氣純化裝置，其進氣口與所述電解制氫機構(gòu)的氫氣輸出口相連通；其輸出口通過第一單向閥與所述燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路相連通； 氫氣瓶，其設(shè)于儲氫格中，所述氫氣瓶的輸出口通過第二單向閥與所述燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路相連通； 其中，所述第一單向閥的出口壓力高于第二單向閥的出口壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃料電池測試系統(tǒng)還包括用于控制所述電解制氫機構(gòu)的電解功率的配電機構(gòu)，所述配電機構(gòu)包括帶有PLC控制器的配電柜，所述配電柜的一輸入端與所述DC/DC電源變換器的輸出端相連，另一輸入端與市電相連；所述配電機構(gòu)的輸出端與所述電解制氫機構(gòu)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃料電池測試系統(tǒng)還包括上位機，所述上位機分別與燃料電池測試臺、DC/DC電源變換器以及PLC控制器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述電解制氫機構(gòu)包括電解槽、電解液儲槽、冷卻系統(tǒng)以及氮氣供給系統(tǒng)，所述電解液儲槽、冷卻系統(tǒng)以及氮氣供給系統(tǒng)均與電解槽相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述電解制氫機構(gòu)的氧氣輸出口還通過氧氣純化裝置與燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)管路相連通。
【專利摘要】本實用新型公開了一種能夠循環(huán)電解制氫的燃料電池測試系統(tǒng)，包括DC/DC電源變換器，其輸入端與設(shè)于燃料電池測試臺中的待測燃料電池相連；電解制氫機構(gòu)，其輸入端與所述DC/DC電源變換器的輸出端相連；氫氣純化裝置，其進氣口與所述電解制氫機構(gòu)的氫氣輸出口相連通；其輸出口通過第一單向閥與所述燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路相連通；氫氣瓶，其設(shè)于儲氫格中，所述氫氣瓶的輸出口通過第二單向閥與所述燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統(tǒng)管路相連通；其中，所述第一單向閥的出口壓力高于第二單向閥的出口壓力。本實用新型電解的氫氣純度高品質(zhì)穩(wěn)定。
【IPC分類】H01M8-04, G01R31-36
【公開號】CN204389656
【申請?zhí)枴緾N201520040170
【發(fā)明人】李翡翠, 朱俏斌, 陳華, 胡軍, 章波, 林業(yè)發(fā)
【申請人】上海新源動力有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月21日