一種具有可拓展模塊的電堆自動化綜合測試平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電力領(lǐng)域的電力輸出設(shè)備測試裝置，尤其是涉及一種具有可拓展模塊的電堆自動化綜合測試平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池具有清潔環(huán)保、能夠持續(xù)發(fā)電、能量轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)勢，國家的支持力度逐漸增大，廣大企業(yè)對燃料電池的研發(fā)如火如荼，燃料電池的需求迅速增加。
[0003]燃料電池在研發(fā)過程中或者在投入使用前，必須經(jīng)過性能測試，基本測試內(nèi)容一般包括電堆供氫量、供氫設(shè)備產(chǎn)氫量、氫氣緩沖缸壓力、陰極進出口壓力及溫濕度、陽極進出口壓力及溫濕度、冷卻回路壓力及溫濕度等，測試結(jié)果可反映膜電極性能、碳紙性能及流路設(shè)計是否合理等，這些因素對燃料電池性能有重大影響。
[0004]目前國內(nèi)所需電堆測試臺主要為進口，價格昂貴，系統(tǒng)過于復(fù)雜操作不便。國內(nèi)自行開發(fā)的燃料電池測試儀自動化程度低，需采用人工操作，即對供氫系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、負載系統(tǒng)的調(diào)節(jié)都由測試人員手動完成，工作效率不高，誤差也極大，也容易造成設(shè)備的損害，危及人身安全。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供了一種具有可拓展模塊的電堆自動化綜合測試平臺，解決了燃料電池測試的問題:
[0006]一種具有可拓展模塊的電堆自動化綜合測試平臺，包括為系統(tǒng)提供氫氣、氮氣的供氫模塊，與供氫模塊相連接的加濕模塊，與被測電堆分別相連接有安全系統(tǒng)模塊、電堆輔助模塊、負載模塊，所述安全系統(tǒng)模塊分別與加濕模塊、電堆輔助模塊、電堆散熱模塊、加水模塊、電控模塊相連接，所述電堆輔助模塊還與加濕模塊、電堆散熱模塊、電控模塊相連接，所述電堆散熱模塊還與電控模塊、加水模塊相連接，電控模塊連接有人機界面，所述人機界面能夠采集、處理測試臺的監(jiān)測信號。
[0007]所述供氫模塊采用甲醇制氫、天然氣制氫、電解水制氫的多氫源，內(nèi)置壓力傳感器和高壓電磁閥，用于對管路中氣體進行壓力檢測和自動調(diào)節(jié)管路通斷。
[0008]還包括為系統(tǒng)中各個模塊供電的ACDC模塊，用于將交流電轉(zhuǎn)化為不同電壓的直流電，為系統(tǒng)其他模塊提供電力。
[0009]所述電堆輔助模塊包括陰極回路、陽極回路、冷卻回路，所述陰極回路用于實現(xiàn)空氣過濾，利用電堆陰極輸出的氣體對進入電堆的空氣進行加濕加熱，同時能夠檢測陰極回路進出口溫度和壓力;所述陽極回路用來實現(xiàn)陽極氣體通斷，為系統(tǒng)提供飽和的氫氣循環(huán)，同時能夠檢測陽極回路進入電堆的氣體溫度和壓力；所述冷卻回路能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻液的循環(huán)，具有溫控功能，能使進入回路不同溫度的水分別走不同的支路，同時能夠檢測冷卻回路進入電堆的冷卻液壓力和溫度。
[0010]所述加濕模塊為供氫模塊的氣流提供60°C飽和加濕，并能控制加濕回路流量。
[0011]所述加水模塊用于自動加注去離子水，根據(jù)系統(tǒng)需要配置不同的容量。
[0012]所述ACDC模塊通過控制生產(chǎn)控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制輸出功率，并與設(shè)置的蓄電池(夕卜接)配合，達到不間斷供電功能，也能夠監(jiān)測電池電壓，為蓄電池做智能充電。
[0013]所述安全系統(tǒng)模塊為系統(tǒng)提供安全保護，設(shè)置有主動控制裝置，在控制器觸發(fā)時自動切斷燃料、供氫及其它安全電磁閥供電。
[0014]所述電堆散熱模塊采用獨立通風(fēng)設(shè)計，為整個系統(tǒng)提供散熱。
[0015]所述測試平臺外置框架外殼，為整個系統(tǒng)各模塊提供固定支撐，使系統(tǒng)具有工作地和保護地。
[0016]本實用新型有以下效果:
[0017]采用模塊化設(shè)計，實現(xiàn)自動化控制；
[0018]具有可拓展性，能夠采用甲醇制氫、天然氣制氫、電解水制氫、純氫儲氣罐等多氫源供氫；
[0019]能夠根據(jù)監(jiān)測微電網(wǎng)運行狀況，根據(jù)負載大小，自動調(diào)整PCS(process controlsystem生產(chǎn)控制系統(tǒng))、電堆供氫量、供氫設(shè)備產(chǎn)氫量、氫氣緩沖缸壓力等，使整個燃料電池系統(tǒng)達到動態(tài)平衡；
[0020]監(jiān)測微電網(wǎng)電壓，實現(xiàn)負載PCS自動控制；
[0021]監(jiān)控電堆相關(guān)DCDC(直流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源)輸出的電流大小，電堆所處環(huán)境中的相應(yīng)2個溫度曲線，陽極入口和陰極入口溫度，以及閥門、加熱器、風(fēng)扇等運行狀態(tài)。
【附圖說明】
[0022]圖1是所述具有可拓展模塊的電堆自動化綜合測試平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型提供的燃料電池測試系統(tǒng)采用系統(tǒng)級部件，能夠模擬實際工況，采用甲醇制氫、天然氣制氫、電解水制氫、純氫儲氣罐等多氫源，是完整的、可擴展性強的燃料電池電堆測試系統(tǒng)，也是國內(nèi)唯一的應(yīng)用型燃料電池測試系統(tǒng)，提供普通的燃料電池電堆測試功能，能夠研究流量、溫度、負載對電堆性能的影響;而且提供與微電網(wǎng)智能供電的控制、與各種氫源協(xié)調(diào)工作的接口、提供CHP(combined heat and power熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù))熱交換的控制和附件。
[0024]通過與甲醇制氫、電解制氫、天然氣制氫、氨制氫設(shè)備通信，通過氫氣緩沖缸，使得供氫系統(tǒng)實時響應(yīng)負載變化的需求，實現(xiàn)自動控制和平衡。
[0025]通過控制臺界面，可以及時獲取系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的溫度、流量和壓力的監(jiān)控信息，包括系統(tǒng)異常告警提示信息，包括可供配置的參數(shù)的輸入界面等。
[0026]通過控制PCS實現(xiàn)控制輸出功率，與蓄電池(外接)配合，達到不間斷供電功能，同時也可以監(jiān)測電池電壓，為蓄電池做智能充電。
[0027]通過負載PCS自動控制，可以研究負載變化與整個系統(tǒng)前端、中端、后端的關(guān)系，以及不同系統(tǒng)配置的負載響應(yīng)特性。
[0028]如圖1所示，本實用新型包含一個為系統(tǒng)提供氫氣、氮氣的供氫模塊，供氫模塊采用甲醇制氫、天然氣制氫、電解水制氫等多氫源，內(nèi)置壓力傳感器和高壓電磁閥，可對管路中氣體進行壓力檢測，自動調(diào)節(jié)管路通斷;一個ACDC (交流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源)模塊，ACDC模塊從A口輸入電能，能將交流電轉(zhuǎn)化為不同電壓的直流電，為系統(tǒng)中各個模塊供電。
[0029]—個電堆輔助模塊，電堆輔助模塊主要由陰極回路、陽極回路、冷卻回路組成，陰極回路用來實現(xiàn)空氣過濾，利用電堆陰極輸出的氣體對進入電堆的空氣進行加濕加熱，同時能夠檢測陰極回路進出口溫度和壓力；陽極回路用來實現(xiàn)陽極氣體通斷，為系統(tǒng)提供飽和的氫氣循環(huán)，同時能夠檢測陽極回路進入電堆的氣體溫度和壓力;冷卻回路能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻液的循環(huán)，具有溫控功能，能使進入回路不同溫度的水分別走不同的支路；同時能夠檢測冷卻回路進入電堆的冷卻液壓力和溫度。
[0030]—個加水模塊，能夠自動加注去離子水，根據(jù)系統(tǒng)需要配置不同的容量;一個安全系統(tǒng)模塊，為系統(tǒng)提供安全保護，具有主動控制裝置，在控制器觸發(fā)時自動切斷燃料、供氫及其它安全電磁閥供電；一個電堆散熱模塊，采用獨立通風(fēng)設(shè)計，為整個系統(tǒng)提供散熱；一個加濕模塊，為供氫模塊的氣流提供60°C飽和加濕，并能控制加濕回路流量。
[0031]—個電控模塊，能夠采集、處理測試臺的監(jiān)測信號，為電器元件提供控制測試程序，并開放用戶編程權(quán)限;一個負載模塊，作為系統(tǒng)的電子負載，能對系統(tǒng)進行定電流測試、定電壓測試、定功率測試，研究氫氣流量、溫度、壓力對電堆性能的影響；一個人機界面，用于操作檢測臺工作；一個框架外殼，為整個系統(tǒng)各模塊提供固定支撐，具有工作地和保護地。
[0032]圖中，有箭頭的連接關(guān)系為氣、水路連接，直線的連接為電氣連接。
[0033]設(shè)備使用方法:
[0034]將加濕模塊與甲醇制氫、天然氣制氫、電解水制氫、純氫儲氣罐等氫源中的一種進行連接，同時將電堆的輸出部分與電子負載相連，接通系統(tǒng)電源，使系統(tǒng)開機，按實驗需求設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；
[0035]手動測試:
[0036]I)在電堆測試臺的顯示屏上點擊“磨合測試”按鈕，執(zhí)行磨合測試；
[0037]2)在電堆測試臺的顯示屏上點擊“催化劑還原測試”按鈕，執(zhí)行電堆催化劑還原測試；
[0038]3)在電堆測試臺的顯示屏上點擊“極化曲線測試”按鈕，執(zhí)行極化曲線測試；
[0039]4)在電堆測試臺的顯示屏上點擊“溫度靈敏度測試”按鈕，執(zhí)行溫度靈敏度測試；
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