本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置。

背景技術：

1、氫燃料電池發(fā)動機通過氫氣和氧氣在電堆內(nèi)發(fā)生電化學反應生成電，從而為整車或其他產(chǎn)品供電，具有功率密度高、環(huán)保無污染等特點。在燃料電池系統(tǒng)中，陽極(氫氣側)一般通過循環(huán)泵或者引射器對出堆氫氣微氣回流利用，如果回流氣體中含有較多的液態(tài)水時，會導致電堆單低。在0℃以下的低溫環(huán)境下還面臨著電堆結冰的難題。同時，陽極循環(huán)中累積的液態(tài)水會加重氫循環(huán)泵或引射器的工作負荷，降低發(fā)動機性能甚至導致故障。因此，一般都需要在電堆陽極出口安裝分水器，對氫出的液態(tài)水進行分離后排除，保證回流氣體中不含有液態(tài)水。

2、中國專利cn115791135a公開的分水器測試裝置，通過儲水罐中收集到的液態(tài)水體積以及所用收集時間來計算分水器的分水效率。

3、中國專利cn115201696a公開的分水器測試裝置，在待測分水器的排水口接水收集器一，其排氣口接水收集器二。通過獲取待測分水器的輸入端-排氣口之間的氣壓差，得出分水器的流阻，以及，獲取水收集器一、水收集器二在設定時間內(nèi)的儲水量得出分水器的分水效率。

4、中國專利cn115579486a公開的分水器測試裝置，在分水器的進口設置有第一壓力傳感器，分水器的出氣口設置有第二壓力傳感器。在中冷器和分水器之間的管路設置有高壓噴頭，該高壓噴頭與第一集水器連接，分水器的出液口連接第二集水器。通過第一壓力傳感器數(shù)據(jù)減去第二壓力傳感器數(shù)據(jù)得到分水器流阻。通過第二集水器收集到的水量與第一集水器內(nèi)注入水量的比值得到分水器的分水效率。

5、上述分水器測試裝置獲得的分水器性能測試結果均具有一定的局限性，無法獲得不同工況下分水器的分水效率，也無法得到分水器對不同粒徑大小分布的氣液混合器的分離效果，導致用戶體驗不佳。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實施例旨在提供一種燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置，用以解決現(xiàn)有技術無法準確評估分水器性能的問題。

2、一方面，本發(fā)明實施例提供了一種燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置，包括分水器置入機構、進氣模塊、噴淋霧化模塊、冷凝器、第一三通閥門、流量計、激光粒度儀、排水閥、量筒、背壓閥；其中，

3、分水器置入機構，用于接入待測分水器；

4、第一三通閥門的輸入端依次經(jīng)冷凝器、噴淋霧化模塊接進氣模塊的輸出端，其輸出端一作為主路端口依次經(jīng)流量計、激光粒度儀接待測分水器的輸入端，其輸出端二作為旁路端口連通外部大氣或接通收集容器；

5、待測分水器的氣體輸出端經(jīng)背壓閥連通外部大氣或接通收集容器，其液體輸出端經(jīng)排水閥接量筒；背壓閥，用于通過其開度調(diào)節(jié)模擬電堆流阻。

6、上述技術方案的有益效果如下：提供的燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置增加了激光粒度儀11，能夠?qū)Υ郎y分水器12分水前的氣液混合狀態(tài)進行測試，得到混合氣的粒徑大小分布，從而可獲得待測分水器12對不同氣液混合氣的分離效果。通過噴淋霧化模塊結合冷凝器可以設置不同的發(fā)動機運行工況，得到不同發(fā)動機運行工況下待測分水器12的分離效果。通過設置第一三通閥門5設置測試主路與旁路，能夠更好地模擬電堆的運行情況，體積小，用戶體驗佳，降低開發(fā)風險和成本。

7、基于上述裝置的進一步改進，該燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置還包括：

8、測試控制器，用于啟動燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置開啟測試功能后，根據(jù)待測分水器的使用環(huán)境以及發(fā)動機工況點，確定測試介質(zhì)的供應流量、空氣壓力、空氣溫度、空氣濕度各自范圍，進而設置燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置的參數(shù)；以及，識別進入待測分水器的測試介質(zhì)達到上述供應流量、空氣壓力、空氣溫度、空氣濕度各自范圍后，控制第一三通閥門的輸出端一打開、輸出端二關閉，并通過調(diào)節(jié)背壓閥的開度模擬發(fā)動機工況點對應的電堆流阻，以模擬待測分水器在燃料電池發(fā)動機陽極的真實使用情況；以及，在模擬所述真實使用情況的過程中，實時獲取流量計、激光粒度儀、量筒各自的數(shù)據(jù)，根據(jù)激光粒度儀數(shù)據(jù)輸出發(fā)動機工況點的混合氣粒徑大小分布，并根據(jù)流量計數(shù)據(jù)和量筒數(shù)據(jù)輸出待測分水器的分水效率。

9、進一步，噴淋霧化模塊包括依次連通并集成于一體的噴淋霧化腔、噴淋蒸發(fā)腔；其中，

10、噴淋霧化腔，內(nèi)置多個霧化噴嘴，用于將進氣模塊輸出的空氣進行噴淋霧化增濕；

11、噴淋蒸發(fā)腔，內(nèi)置多層金屬翅片，用于在啟動多層金屬翅片的加熱功能后，將噴淋霧化腔輸出的濕潤空氣中粒徑超過設定值的大顆粒液態(tài)水汽化，得到飽和濕氣；所述霧化噴嘴、所述多層金屬翅片的控制端均接測試控制器的輸出端。

12、進一步，該燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置還包括主路閥門、旁通閥門、第二三通閥門；其中，

13、第二三通閥門的輸入端一經(jīng)旁通閥門接第一三通閥門的輸出端二，其輸入端二經(jīng)背壓閥接待測分水器氣體輸出端，其輸出端連通外部大氣或接通收集容器；

14、第一三通閥門的輸出端一依次經(jīng)主路閥門、流量計、激光粒度儀接待測分水器的輸入端。

15、進一步，該燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置還包括消音器、集液器；其中，

16、第二三通閥門的輸出端經(jīng)消音器接集液器；

17、集液器，用于作為作為第二三通閥門輸出混合氣的收集容器。

18、進一步，所有霧化噴嘴均安裝于噴淋霧化腔的上端；并且，

19、噴淋霧化腔的外側設有熱源；所述熱源的輸出端接噴淋蒸發(fā)腔內(nèi)置的多層金屬翅片，其控制端接測試控制器。

20、進一步，進氣模塊包括空壓機、高壓空氣儲罐中的至少一個；并且，

21、激光粒度儀采用平面透明石英玻璃工裝，以使激光可以垂直穿透激光粒度儀內(nèi)的混合氣；

22、冷凝器所用的換熱介質(zhì)為冷卻水，所述冷卻水的溫度可控，用于通過溫度調(diào)控控制形成液態(tài)水的粒徑大小。

23、進一步，該燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置還包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、濕度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器；其中，

24、第一溫度傳感器，設于噴淋蒸發(fā)腔內(nèi)多層金屬翅片上或者熱源-多層金屬翅片之間的連接線路上，用于實時獲取熱源的溫度；

25、第二溫度傳感器，設于噴淋蒸發(fā)腔-冷凝器之間的氣體管路上，用于實時獲取噴淋蒸發(fā)腔輸出的含有液態(tài)水的飽和濕氣的溫度；

26、第三溫度傳感器、濕度傳感器、第一壓力傳感器，均設于流量計的輸入端處氣體管路上，用于實時獲取進入待測分水器的飽和濕氣的溫度、濕度、氣壓；

27、第二壓力傳感器，設于待測分水器的氣體輸出端處氣體管路上，用于實時獲取待測分水器分水后氣體產(chǎn)物的氣壓。

28、進一步，測試控制器執(zhí)行如下程序以完成對待測分水器的測試功能：

29、s1.根據(jù)待測分水器的使用環(huán)境以及當前發(fā)動機工況點，確定測試介質(zhì)的供應流量、空氣壓力、空氣溫度、空氣濕度各自范圍；

30、s2.關閉主路閥門，打開旁通閥門，根據(jù)測試介質(zhì)的供應流量、空氣壓力設置進氣模塊的參數(shù)，并根據(jù)測試介質(zhì)的空氣溫度、空氣濕度設置噴淋霧化模塊的參數(shù)，使得空氣經(jīng)噴淋霧化模塊、冷凝器后形成含有液態(tài)水的飽和濕氣進入第一三通閥門的旁路端口；

31、s3.監(jiān)測第一溫度傳感器、第二溫度傳感器各自的數(shù)據(jù)，識別第一溫度傳感器、第二溫度傳感器各自的數(shù)據(jù)均穩(wěn)定后，打開主路閥門，關閉旁通閥門，使得所述飽和濕氣進入第一三通閥門的主路端口；

32、s4.調(diào)節(jié)背壓閥的開度，模擬當前發(fā)動機工況點對應的電堆流阻；

33、s5.監(jiān)測第三溫度傳感器數(shù)據(jù)，識別第三溫度傳感器數(shù)據(jù)由第一設定溫度降低至第二設定溫度時，獲取在第二設定溫度的時刻流量計、第三溫度傳感器、濕度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器各自的數(shù)據(jù)；

34、s6.根據(jù)第一壓力傳感器、第二壓力傳感器各自的數(shù)據(jù)，得出待測分水器的流阻；

35、s7.開啟激光粒度儀，測量進入待測分水器的氣液混合狀態(tài)，得到當前發(fā)動機工況點的混合氣粒徑大小分布，并輸出當前發(fā)動機工況點的混合氣數(shù)據(jù)報告；

36、s8.在燃料電池發(fā)動機陽極分水器測試裝置從關閉主路閥門、打開旁通閥門的時刻起運行設定時間t后，獲取量筒的水量v，根據(jù)下面公式得出待測分水器的分水效率，

37、η＝v/(q×t)，

38、式中，q為第三溫度傳感器數(shù)據(jù)由第一設定溫度降低至第二設定溫度冷凝的液態(tài)水的理論流量；

39、s9.重新設置發(fā)動機工況點，重復上述步驟s1～s8，完成所有發(fā)動機工況點的測試。

40、進一步，測試控制器還用于控制排水閥周期性開啟，模擬當前發(fā)動機工況點下燃料電池發(fā)動機內(nèi)真實排水閥的實際開啟過程；并且，

41、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器的采集精度，不超過測試介質(zhì)的空氣壓力的2％。

42、提供
技術實現(xiàn)要素：
部分是為了以簡化的形式來介紹對概念的選擇，它們在下文的具體實施方式中將被進一步描述。發(fā)明內(nèi)容部分無意標識本發(fā)明的重要特征或必要特征，也無意限制本發(fā)明的范圍。