能夠循環電解制氫的燃料電池測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃料電池測試技術，更具體地說，是涉及一種能夠循環電解制氫的燃料電池測試系統。
【背景技術】
[0002]在傳統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產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)傳統的燃料電池測試系統中所需的氫氣是由外置氫氣瓶來進行供應的，經電化學反應后，產生電能。這樣在整個測試過程中，氫氣的供給需人工實時監測，及時補給。當氫氣瓶中氫氣使用完時，系統將會停止運行，造成測試中斷。而燃料電池測試系統長時間運行，耗氫量大。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種能夠循環電解制氫的燃料電池測試系統。
[0004]為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0005]一種能夠循環電解制氫的燃料電池測試系統，包括:
[0006]DC/DC電源變換器，其輸入端與設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；
[0008]配電機構，用于控制所述電解制氫機構的電解功率，其包括帶有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；所述配電機構的輸出端與所述電解制氫機構的輸入端相連；
[0009]氫氣純化裝置，其進氣口與所述電解制氫機構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管路相連通；
[0010]氫氣瓶，其設于儲氫格中，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管路相連通；
[0011]上位機，其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；
[0012]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。
[0013]所述電解制氫機構包括電解槽、電解液儲槽、冷卻系統以及氮氣供給系統，所述電解液儲槽、冷卻系統以及氮氣供給系統均與電解槽相連。
[0014]所述電解制氫機構的氧氣輸出口還通過氧氣純化裝置與燃料電池空氣供應系統管路相連通。
[0015]與現有技術相比，采用本發明的一種能夠循環電解制氫的燃料電池測試系統具有以下的有益效果:
[0016]循環電解制氫的燃料電池測試系統運行穩定、維護成本降低；電解的氫氣純度高，品質穩定；循環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；PLC控制循環制氫裝置運行，無需專人值守。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的實施例的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。
[0019]請參閱圖1所示的一種能夠循環電解制氫的燃料電池測試系統，包括:
[0020]DC/DC電源變換器，其輸入端與設于燃料電池測試臺中的待測燃料電池相連；
[0021]電解制氫機構，例如可以采用圖1中的結構，包括電解槽、電解液儲槽、冷卻系統以及氮氣供給系統，電解液儲槽、冷卻系統以及氮氣供給系統均與電解槽相連。
[0022]配電機構，用于控制電解制氫機構的電解功率，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；配電機構的輸出端與電解制氫機構中的電解槽的電輸入端相連；
[0023]氫氣純化裝置，其進氣口與電解制氫機構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管路相連通；
[0024]氫氣瓶，其設于儲氫格中，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]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。
[0027]電解制氫機構的氧氣輸出口還通過氧氣純化裝置與燃料電池空氣供應系統管路相連通。
[0028]使用時，啟動圖1中的任意一個燃料電池測試臺，當該燃料電池測試臺中的待測燃料電池運行發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。通過上位機發送功率目標值給控制器，控制電解槽的功率。電解槽中的液體在直流電的作用下，產生氫氣和氧氣。氫氣經氫氣純化裝置純化后，并入燃料電池供氫系統管路，形成循環；氧氣直接進行放空，或者經氧氣純化裝置后并入燃料電池空氣供應系統管路。循環制氫裝置不斷的供應氫氣，保證了燃料電池測試系統的穩定工作。其中，燃料電池供氫系統管路需要1.6-2.5MPa純度為99.99%的氫氣。
[0029]上位機還能夠根據本發明的燃料電池測試系統中需要的壓值調節燃料電池測試臺中的燃料電池供氫系統管路中的氫氣額度壓力以及空氣供應系統管路中的氧氣額度壓力。
[0030]配電柜和PLC控制器的電源一部分自市電，當燃料電池測試臺突然斷電后，PLC控制器自動調節保壓并穩定系統的運行。當料電池測試臺的功率根據客戶需求發生突變(升或降)時，由市電對配電柜及PLC控制器進行補償，PLC控制器根據待測燃料電池供電情況，調整電解槽功率，產生符合需求的氫氣量，穩定測試系統的運行。
[0031]電解制氫機構為即用即制型氫氣發生器，從開機到出氣的時間為十幾分鐘，在電解制氫機構運行前，由市電對配電柜及PLC控制器進行供電，電解制氫機構穩定運行后，能夠及時對本發明的燃料電池測試系統供應氫氣。當燃料電池測試系統進行緊急停機、啟動時，PLC控制器自動調節電解槽工作功率，穩定系統的運行。
[0032]電解制氫機構產生的氫氣通過氫氣純化裝置直接并入燃料電池供氫系統中，但在電解制氫機構穩定運行前，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。當電解制氫裝置正常供氫后，供氫壓力穩定后，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，轉由電解制氫機構通過第一單向閥進行供氫。
[0033]采用本發明的燃料電池測試系統，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每天工作8小時、每立方氫氣6元計算，一年可節約人民幣約100X8X30X12X6 = 172.8萬元。本發明中的電解制氫機構結構簡單，對傳統燃料電池測試臺的改造工作量小，回收成本周期短，經濟效益十分明顯。
[0034]本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明的目的，而并非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求的范圍內。
【主權項】
1.一種能夠循環電解制氫的燃料電池測試系統，其特征在于，包括: DC/DC電源變換器，其輸入端與設于燃料電池測試臺中的待測燃料電池相連； 電解制氫機構； 配電機構，用于控制所述電解制氫機構的電解功率，其包括帶有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；所述配電機構的輸出端與所述電解制氫機構的輸入端相連； 氫氣純化裝置，其進氣口與所述電解制氫機構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管路相連通； 氫氣瓶，其設于儲氫格中，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管路相連通； 上位機，其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； 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.根據權利要求1所述的燃料電池測試系統，其特征在于， 所述電解制氫機構包括電解槽、電解液儲槽、冷卻系統以及氮氣供給系統，所述電解液儲槽、冷卻系統以及氮氣供給系統均與電解槽相連。
3.根據權利要求1或2所述的燃料電池測試系統，其特征在于， 所述電解制氫機構的氧氣輸出口還通過氧氣純化裝置與燃料電池空氣供應系統管路相連通。
【專利摘要】本發明公開了一種能夠循環電解制氫的燃料電池測試系統，包括DC/DC電源變換器、電解制氫機構以及配電機構，配電機構包括帶有PLC控制器的配電柜，配電柜的一輸入端與DC/DC電源變換器的輸出端相連，另一輸入端與市電相連；配電機構的輸出端與電解制氫機構的輸入端相連；氫氣純化裝置，其進氣口與電解制氫機構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管路相連通；氫氣瓶，其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管路相連通；上位機，其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；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。本發明電解的氫氣純度高品質穩定。
【IPC分類】H01M8-04, G01R31-36
【公開號】CN104597409
【申請號】CN201510029079
【發明人】李翡翠, 朱俏斌, 陳華, 胡軍, 章波, 林業發
【申請人】上海新源動力有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月21日