(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122935931.9 (22)申请日 2021.11.26 (73)专利权人 大连锐格新能源科技有限公司 地址 116000 辽宁省大连市甘井 子区新水 泥路777号 (72)发明人 高鹏　盛武林　 (74)专利代理 机构 大连智高专利事务所(特殊 普通合伙) 2123 5 专利代理师 胡景波 (51)Int.Cl. H01M 8/04298(2016.01) H01M 8/0438(2016.01) H01M 8/0432(2016.01) H01M 8/04492(2016.01) G01D 21/02(2006.01) (54)实用新型名称 用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的 测试系统 (57)摘要 本实用新型属于燃料电池领域， 公开了一种 用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试 系统， 用于燃料电池燃料氢气引射泵性能测试， 特别是提供温度影 响的测定， 通过对 氢气子系统 结构的温度做主动管理和定量分析， 获得宽谱的 结冰、 凝水的条件， 为发动机集成中的氢气管理 提供温度和热交换参数， 对系统匹配 设计提供依 据， 也可以从小型测试获得大型应用的放大设计 参数。 该实用新型可 以节约研发时间和成本， 有 利于提高燃料电池发动机的可控性。 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 CN 216528973 U 2022.05.13 CN 216528973 U 1.用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统， 其特征是， 系统由管路顺序连 接有新气气源 单元、 气源选择单元、 流量控制单元、 回流器单元、 模拟电堆单元和排放单元， 模拟电堆单元之后具有两路回路分支， 第一路分支是回到回流器单元， 该分支是模拟回流 单元； 第二路分支是回到气源选择 单元， 该分支是升 压复用单 元； 其中新气气源单元， 氢气源(1)连接减压阀(2)， 减压阀(2)后的管路上连接有减压输出 压力计(3)； 气源选择单元， 由新氢开关阀(4)和新氢单向阀(5)一路、 复用氢气开关阀(34)和复用 氢气单向阀(3 5)一路， 两路并联组成； 流量控制单元， 依次设有干氢流量计(6)、 干氢流量控制阀(7)、 干氢温度换热器(8)、 干 氢温度压力计(9)； 回流器单元， 导热器(11)的一端与引射泵(10)相连， 另一端与导热器换热器(13)相连， 导热器换热器(13)与 混氢换热器(14)相连， 导热器(11)设有导热器温度计(12)， 混氢换热 器(14)前后分别设有换热前温度计(15)和换热后温度计(16)， 混氢换热器(14)带有观测 窗； 模拟电堆单元， 主体是集气罐(17)， 集气罐(17)上方连接有集气罐压力计(18)， 集气罐 (17)具有温度控制装置； 排放单元， 从集气罐(17)连接出的尾气排放单元， 由背压分支的背压阀(19)和直排分 支的尾排 开关阀(20)并联， 然后合并到尾排 流量计(21)计量 流量。 2.如权利要求1所述的用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统， 其特征是， 所述第一路分支是模拟回流， 从集气罐(17)连接出来， 由顺序连接的回流泵(22)、 回流流量 计(23)、 回流增湿 器(24)、 回流温湿度压力计(25)和其间管路组成。 3.如权利要求1所述的用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统， 其特征是， 所述第二路分支是升压复用， 顺序地连接复用氢气控制阀(26)、 复用氢气缓冲罐(28)、 复用 氢气增压泵(29)、 复用氢气换热器(30)、 复用氢气增压储罐(31)、 复用氢气控温器(33)， 分 支还包括其中的连接管路， 其中复用氢气缓冲罐(28)具有复用氢气压力计(27)， 复用氢气 增压储罐(31)具有复用氢气温度压力计(32)。 4.如权利要求1所述的用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统， 其特征是， 所述集气罐(17)的温度控制装置采用水浴方式。 5.如权利要求1所述的用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统， 其特征是， 所述集气罐(17)的体积设定为 为目标电堆阳极总空间的5 0％～200％。 6.如权利要求1所述的用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统， 其特征是， 所述集气罐压力计(18)与回流温湿度压力计(25)检测压力相差为具体限制的设定数值， 控 制其偏差处于该设定值范围内， 其偏差为 ±0.5kPa。 7.如权利要求2所述的用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统， 其特征是， 所述回流增湿 器(24)控制的含水量， 可以是不饱和、 饱和或过饱和， 以喷雾式增湿 器为佳。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216528973 U 2用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统 技术领域 [0001]本实用新型属于燃料电池领域， 具体涉及 一种通过建立氢气引射泵运行 中的温度 条件控制的测试， 以获得在燃料电池中深化气体回流的一种重点在于温度管理的优化系 统。 背景技术 [0002]氢质子交换膜燃料电池(FEMFC)使用氢气和氧气反应， 产生电能， 其氢气 一般需要 回流以增加入口氢气 湿度、 增加阳极流场的流速、 带出液态水分和稀释富集的非氢气组分， 常规技术采用了消耗动力的回流泵和不外加 消耗动力的回流器来实现气体的回流。 [0003]其中， 不消耗外加动力的回流器采用引射泵比较多， 引射泵或称引射器、 喷射泵。 为保障电堆输出电力的要求， 引射泵需要在运行条件下， 包括新氢气的温度压力， 电堆出口 氢气的温度、 湿度、 压力、 液态水， 设备的环境温度等， 维持一定的氢气回流流量或比例。 在 具体运行中可能会出现一些不利状况， 如出现回流量不 足、 进堆氢气温度未优化、 线路中发 生结冰堵塞、 液态水进入电堆 等现象。 [0004]具体流程范围的氢气， 从引射泵的两个气源进口气源源头、 引射泵泵体、 经过出口 直到进入电堆氢气总管， 根据电堆系统的设计不同， 沿途有独立的管道、 阀体、 容器等， 可能 还有端板， 这些器壁与氢气之间具有温度和水汽的传导或交换发生。 这些影响回流的问题 目前还未能很好 地研究和解决， 也 缺乏解决的技 术和方法。 [0005]目前对引射泵， 检测的技术主要在元件测试、 电堆或模拟电堆运行， 完成减压和温 湿度检测、 流量控制和流量检测， 对氢气加热加湿， 模拟电堆的阳极氮气富集和阴极氮气 透 过膜向阳极扩散影响分析， 上述 技术很少涉及到建立供气的主动温度管理和评价。 [0006]如， CN113067018A， 对氢气 循环进行测试。 CN 110374856B， 测试氢气引射泵， 模拟氢 气消耗和氮气渗透影响， 测试的引射性能是流量。 CN111063916B， 引射泵将经过控温的阳极 回流分离水吸入新氢中， 送入电堆。 CN112228331A， 以测试电堆工况和参数需求的回流泵为 目的， 与引射泵原理略有不同。 以上技术均不包括原料氢气和回流过程的环境温度以及热 交换等因素， 不 考虑沿途 冰冻阻塞、 进堆的液态形成的条件。 [0007]CN112510228B， 该技术用于电堆控制， 主要针对低温启动， 对阳极回路提供电加热 和阴极废热加热措施， 没有涉及到引射泵性能测试和相关参数。 [0008]计算模拟 是一项主要技术辅助手段， 但是其模拟仍然很难涉及到复杂的主动温度 管理， 并且其研究结果仍然需要测试来验证和改进， 而测试验证又多在缺少主动 温度管理 的真实系统进行。 发明内容 [0009]针对上述不足， 本实用新型用于燃料电池燃料氢气引射泵的性能测试， 通过对氢 气子系统结构路径上的温度 做主动管 理和定量分析， 获得更宽的结冰、 凝水的条件， 为 发动 机集成中的氢气管理提供温度和热交换参数， 对回流系统硬件匹配的设计提供依据。 本实说　明　书 1/7 页 3 CN 216528973 U 3