一种燃料电池氢气喷射器的检测系统及其检测方法与流程

1.本技术涉及氢燃料电池领域，尤其是涉及一种燃料电池氢气喷射器的检测系统及其检测方法。


背景技术：

2.燃料电池是一种能量转化装置,它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应。
3.燃料电池发电系统工作原理是电解水的逆反应，使用过程中需要给燃料电池提供燃料和氧气，要燃料电池系统进行持续发电需源源不断的提供一定压力及流量的燃料和氧气，控制阳极燃料供应压力和阴极氧气供应压力的平衡很重要，因为质子交换膜燃料电池膜失效的主要形式之一就是机械失效，机械失效主要包括制造缺陷、湿度影响、温度影响、压力影响，其中压力影响因素中是指压力不平衡和绝对压力过大，目前燃料电池阳极燃料供应多采用氢气喷射器。
4.随着燃料电池系统的功率越来越高，一个氢气喷射器已经无法满足使用需求，目前燃料电池的阳极通常采用多个氢气喷射器。
5.而为了保证燃料电池阳极的压力平衡，保持各氢气喷射器间的实际输出气压一致是最有效的办法，燃料电池的实际输出气压通常通过控制氢气喷射器喷出氢气的占空比来调整。
6.因此，如何测试氢气喷射器的实际输出气压，以筛选出氢气喷射器喷出氢气在标准占空比下，其实际输出气压在额定输出气压范围内的标准氢气喷射器是本技术亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

7.本技术主要解决现有技术所存在的各氢气喷射器不能保证实际输出气压一致的技术问题，提供一种可以测试氢气喷射器的实际输出气压，以筛选出在标准占空比下，其实际输出气压在额定输出气压范围内的氢气喷射器的检测系统。
8.为了解决上述技术问题实现上述申请目的，本技术一方面提供一种燃料电池氢气喷射器的检测系统，其特征在于，包括燃料电池阳极模拟容腔、进气线路及出气线路，所述燃料电池阳极模拟容腔分别与所述进气线路及出气线路连接，以形成氢气的流动线路；所述进气线路上可拆卸设置有氢气喷射器，上位机通过控制装置与所述氢气喷射器连接，所述控制装置用于控制所述氢气喷射器喷出氢气的占空比，所述上位机内设置有额定输出气压下的标准占空比数据，所述氢气喷射器的出口端设置有用于检测实际输出气压的第一压力传感器，所述第一压力传感器与控制装置连接，所述控制装置内设置有所述额定输出气压。
9.其中，所述控制装置内设置有储存装置，所述储存装置用于储存各所述氢气喷射器达到所述额定输出气压的实际占空比数据。
10.其中，所述出气线路包括第一支路及第二支路，所述第一支路用于模拟燃料电池氢气的实际消耗，所述第二支路用于模拟燃料电池氢气的排气消耗，所述第二支路通过回流线路与所述进气线路连接，以形成循环流动线路。
11.其中，所述氢气喷射器靠近所述燃料电池阳极模拟容腔的一侧设置有引射器，所述氢气喷射器远离所述燃料电池阳极模拟容腔的一侧设置有减压阀，所述减压阀与所述氢气喷射器间沿流动方向依次设置有安全阀及第一气体流量计。
12.其中，所述氢气喷射器的入口端设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述控制装置相连，所述第二压力传感器用于检测进入所述氢气喷射器前流体压力。
13.其中，所述引射器与所述燃料电池阳极模拟容腔间设置有第三压力传感器，所述第三压力传感器用于检测进去所述燃料电池阳极模拟容腔前流体压力。
14.其中，所述回流线路上设置有第二气体流量计。
15.其中，所述第二支路上沿气体流动方向依次设置有背压阀及排气阀，所述背压阀与所述排气阀间设置有第四压力传感器，所述第四压力传感器及所述排气阀与所述控制装置相连。
16.其中，所述第一支路上设置有流量控制装置，所述流量控制装置与所述控制装置相连。
17.本技术另一方面提供了如实施例1中所述的燃料电池氢气喷射器的检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：根据燃料电池阳极需要获取的额定输入气压，计算各氢气喷射器的额定输出气压，并根据氢气喷射器的额定输出气压计算标准占空比数据；对各氢气喷射器进行编号；控制装置调取上位机中额定输出气压下的标准占空比数据，控制装置以该标准占空比数据为指令控制氢气喷射器进行氢气喷射；第一压力传感器检测氢气喷射器出口端的实际输出气压，并与控制装置内的额定输出气压比较；若氢气喷射器的实际输出气压在额定输出气压的范围内，则该氢气喷射器为标准氢气喷射器，从而在使用时能与其余氢气喷射器保持实际输出气压的一致性；若氢气喷射器的实际输出气压不在额定输出气压的范围内，则该氢气喷射器通过调整喷出氢气的占空比来进一步调整实际输出气压，直至实际输出气压在额定输出气压的范围内，从而在使用时能与标准氢气喷射器保持实际输出气压的一致性；储存装置储存各氢气喷射器实际输出气压在额定输出气压范围内时的喷出氢气的占空比。
18.相对于现有技术，本技术燃料电池氢气喷射器的检测系统及其控制方法具有以下有益效果：1.通过进气线路向燃料电池阳极模拟容腔输入阳极燃料，然后出气线路输出，并在进气线路上设置氢气喷射器，以此模拟氢气喷射器的工作环境；2.在初始状态下，控制装置调取上位机中的标准占空比数据，并以该标准占空比数据为指令控制氢气喷射器进行氢气喷射，然后在氢气喷射器的出口端通过第一压力传感器检测其实际输出气压，并将检测到的实际输出气压发送至控制装置，控制装置将额定输
出气压与实际输出气压进行对比，若该氢气喷射器的实际输出气压在额定输出气压的范围内，则判定该氢气喷射器的属于标准氢气喷射器，将标准氢气喷射器进行筛选并应用到燃料电池中，有利于保持燃料电池阳极的压力平衡；3.若氢气喷射器的实际输出气压不在额定输出气压的范围内，则通过控制装置调整控制氢气喷射器的占空比，直至实际输出气压符合额定输出气压，并通过储存装置储存该氢气喷射器在实际输出气压在额定输出气压范围内时的氢气喷射器的占空比数据，使得非标氢气喷射器也能进行使用。
19.因此，本技术具有结构合理，使用方便等特点。
附图说明
20.附图1是本技术的一种线路示意图。
21.图中标号说明：1、燃料电池阳极模拟容腔；2、进气线路；3、减压阀；4、氢气喷射器；5、上位机；6、控制装置；7、第一压力传感器；8、储存装置；9、第一支路；10、第二支路；11、引射器；12、安全阀；13、第一气体流量计；14、第二压力传感器；15、第三压力传感器；16第二气体流量计；17、背压阀；18、排气阀；19、第四压力传感器；20流量控制装置；21、回流线路。
具体实施方式
22.为使本技术的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.现有技术中为了保证燃料电池阳极的压力平衡，保持各氢气喷射器4间的实际输出气压一致是最有效的办法，而燃料电池的实际输出气压通常通过控制氢气喷射器4喷出氢气的占空比来调整。
24.因此，如何测试氢气喷射器4的实际输出气压，以筛选出氢气喷射器4喷出氢气在标准占空比下，其实际输出气压在额定输出气压范围内的标准氢气喷射器4是本技术亟待解决的技术问题为此，本技术一方面提供了一种燃料电池氢气喷射器4的检测系统，其特征在于，包括燃料电池阳极模拟容腔1、进气线路2及出气线路，所述燃料电池阳极模拟容腔1分别与所述进气线路2及出气线路连接，以形成氢气的流动线路；所述进气线路2上可拆卸设置有氢气喷射器4，上位机5通过控制装置6与所述氢气喷射器4连接，所述控制装置6用于控制所述氢气喷射器4喷出氢气的占空比，所述上位机5内设置有额定输出气压下的标准占空比数据，所述氢气喷射器4的出口端设置有用于检测实际输出气压的第一压力传感器7，所述第一压力传感器7与控制装置6连接，所述控制装置6内设置有所述额定输出气压。
25.本技术另一方面提供了如实施例1中所述的燃料电池氢气喷射器4的检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：根据燃料电池阳极需要获取的额定输入气压，计算各氢气喷射器4的额定输出气压，并根据氢气喷射器4的额定输出气压计算标准占空比数据；对各氢气喷射器4进行编号；
控制装置6调取上位机5中额定输出气压下的标准占空比数据，控制装置6以该标准占空比数据为指令控制氢气喷射器4进行氢气喷射；第一压力传感器7检测氢气喷射器4出口端的实际输出气压，并与控制装置6内的额定输出气压比较；若氢气喷射器4的实际输出气压在额定输出气压的范围内，则该氢气喷射器4为标准氢气喷射器4，从而在使用时能与其余氢气喷射器4保持实际输出气压的一致性；若氢气喷射器4的实际输出气压不在额定输出气压的范围内，则该氢气喷射器4通过调整喷出氢气的占空比来进一步调整实际输出气压，直至实际输出气压在额定输出气压的范围内，从而在使用时能与标准氢气喷射器4保持实际输出气压的一致性；储存装置8储存各氢气喷射器4实际输出气压在额定输出气压范围内时的喷出氢气的占空比。
26.实施例1：图1出示了本技术燃料电池氢气喷射器4的检测系统的一种实施例。
27.请参考图1，本技术的实施例出示了一种燃料电池氢气喷射器4的检测系统，用于检测氢气喷射器4在标准占空比下的实际输出气压，并对标准占空比下实际输出气压在额定输出气压下的标准氢气喷射器4进行筛选，利用多个标准氢气喷射器4对燃料电池阳极提供燃料，而保持各氢气喷射器4间的实际输出气压一致是保持燃料电池阳极压力平衡最有效的办法，为此由筛选后的标准氢气喷射器4作为燃料电池阳极的燃料供应源，可以保证燃料电池阳极的压力平衡。
28.其中，包括检测壳体、如图1实线部分所示的进气线路2及出气线路，出气线路包括如图1双点划线所示的第一支路9及由如图1但点划线所示的第二支路10，检测壳体内设置有燃料电池阳极模拟容腔1，检测壳体上设置有进气孔及出气孔，其中进气孔及出气孔不予许设置在检测壳体的同一侧，燃料电池阳极模拟容腔1仅通过进气孔及出气孔与外界连通，进气线路2通过进气孔与检测壳体相连，以实现进气线路2与燃料电池阳极模拟容纳腔的连通，出气线路通过出气孔与检测壳体相连，以实现出气线路与燃料电池阳极模拟容纳腔连通，阳极燃料由进气线路2进入经燃料电池阳极模拟容纳腔由出气线路流出形成氢气的流动线路。
29.其中，进气线路2上设置有氢气喷射器4，优选状态下氢气喷射器4与进气线路2可拆卸连接，常用的可拆卸方式包括螺纹连接及螺栓连接等，从而实现检测系统可以对多个氢气喷射器4实现检测。
30.其中，上位机5通过控制装置6与氢气喷射器4连接，控制装置6用于控制氢气喷射器4喷出氢气的占空比，上位机5内设置有额定输出气压下的标准占空比数据，也就是说该氢气喷射器在设计条件下当喷出氢气达到标准占空比数据时，其实际输出气压应当带额定输出气压的范围内，当氢气喷射器4的型号不同时，其额定输出气压也不同，因此上位机5内储存有多套配合设置的额定输出气压及标准占空比数据，氢气喷射器4的出口端设置有用于检测氢气喷射器4实际输出气压的第一压力传感器7，第一压力传感器7、氢气喷射器4及燃料电池阳极模拟容腔1间通过进气管串联，第一压力传感器7与控制装置6相连，用于将第一压力传感器7检测到的实际输出气压发送至控制装置6，控制装置6内设置有额定输出气压，该额定输出气压根据氢气喷射器4的型号而改变。
31.其中，标准氢气喷射器4的具体筛选方法为：控制装置6调取上位机5对应型号氢气喷射器4中的标准占空比数据，并以该标准占空比数据为指令控制氢气喷射器4进行氢气喷射，接着在氢气喷射器4的出口端设置第一压力传感器，通过第一压力传感器7检测其实际输出气压，并将检测到的实际输出气压发送至控制装置6，控制装置6将额定输出气压与实际输出气压进行对比，若该氢气喷射器4的实际输出气压在额定输出气压的范围内，则判定该氢气喷射器4的属于标准氢气喷射器4，将标准氢气喷射器4进行筛选并应用到燃料电池中，有利于保持燃料电池阳极的压力平衡。
32.在本技术的实施例中，控制装置6内设置有储存装置8，储存装置8用于储存各氢气喷射器4达到额定输出气压的实际占空比数据。
33.在标准氢气喷射器4的筛选中势必有部分氢气喷射器4在标准占空比下的实际输出气压与不在额定输出气压的范围内，我们称这部分氢气喷射器为非标氢气喷射器，为了保证非标氢气喷射器4能够继续使用，从而需要测算出该部分氢气喷射器4达到额定输出气压时的实际占空比数据，以实现氢气喷射器4的多层次利用。
34.其中，造成非标氢气喷射器的原因有很多种，有可能是连接氢气喷射器的进气管送到，也有可能是本身氢气喷射器老化导致。
35.其中，非标氢气喷射器4的具体筛选方法为：若氢气喷射器4的实际输出气压不在额定输出气压的范围内，则通过控制装置6调整控制氢气喷射器4的占空比，直至实际输出气压在额定输出气压的范围内，并通过储存装置8储存该氢气喷射器4在实际输出气压在额定输出气压范围内时的氢气喷射器4的占空比数据，使得非标氢气喷射器4也能进行使用。
36.在本技术的实施例中，在实际的燃料电池中阳极燃料的消耗包括两方面一是阳极燃料的实际消耗，二是阳极燃料的排气消耗，其中实际消耗数据及排气消耗数据都是根据燃料电池设计数据得到，各型号的氢气喷射器4的实际消耗数据及排气消耗数据都储存在控制装置6中，通过设置第一支路9及第二支路10来高度模拟氢气喷射器4的工作环境，第一支路9用于模拟燃料电池氢气的实际消耗，第二支路10用于模拟燃料电池氢气的排气消耗，第二支路10通过回流线路21与进气线路2连接，以形成循环流动线路。
37.其中，第二支路10上沿气体流动方向依次设置有背压阀17及排气阀18，背压阀17及排气阀18间设置有第四压力传感器19，燃料电池阳极模拟容腔1、背压阀17、第四压力传感器19及排气阀18间依次通过出气管串联，第四压力传感器19与排气阀18与控制装置6相连，控制装置6调取该型号氢气喷射器4的氢气排气消耗来控制排气阀18的氢气排出量，第四压力传感器19用于检测第二支路10上的气压是否稳定。
38.其中，第一支路9上设置有流量控制装置20，流量控制装置20与控制装置6相连，控制装置6调取该型号的氢气喷射器4的氢气实际消耗来控制流量控制装置20的氢气排气量。
39.在本技术的实施例中，氢气喷射器4靠近燃料电池阳极模拟容腔1一侧设置有引射器11，氢气喷射器4远离燃料电池阳极模拟容腔1的一侧设置有减压阀3，减压阀3与氢气喷射器4间沿流动方向依次设置有安全阀12及第一气体流量计13，以此来高度模拟氢气喷射器4的使用环境，第一气体流量计13与控制装置6相连，从而实现进气线路2上的气体流量监控，进气线路上的气体流量需要键孔的原因是因为若要进行持续发电需要保证其进气流量充足。
40.在本技术的实施例中，氢气喷射器4的入口端设置有第二压力传感器14，第二压力
传感器14与控制装置6相连，第二压力传感器14用于检测进入氢气喷射器4前流体压力，从而对进入氢气喷射器4前的流体压力实现监控。
41.在本技术的实施例中，引射器11与燃料电池阳极模拟容腔1间设置有第三压力传感器15，第三压力传感器15用于检测进去燃料电池阳极模拟容腔1前流体压力，从而实现对进入燃料电池阳极模拟容腔1前的流体压力实现监控。
42.在本技术的实施例中，回流线路21上设置有第二气体流量计16，从而对回流线路21上的气体流量实现监控。
43.实施例2：本技术公开了一种燃料电池氢气喷射器4的检测系统的控制方法，包括如下步骤：根据燃料电池阳极需要获取的额定输入气压，计算各氢气喷射器4的额定输出气压，并根据氢气喷射器4的额定输出气压计算标准占空比数据；对各氢气喷射器4进行编号；控制装置6调取上位机5中额定输出气压下的标准占空比数据，控制装置6以该标准占空比数据为指令控制氢气喷射器4进行氢气喷射；第一压力传感器7检测氢气喷射器4出口端的实际输出气压，并与控制装置6内的额定输出气压比较；若氢气喷射器4的实际输出气压在额定输出气压的范围内，则该氢气喷射器4为标准氢气喷射器4，从而在使用时能与其余氢气喷射器4保持实际输出气压的一致性；若氢气喷射器4的实际输出气压不在额定输出气压的范围内，则该氢气喷射器4通过调整喷出氢气的占空比来进一步调整实际输出气压，直至实际输出气压在额定输出气压的范围内，从而在使用时能与标准氢气喷射器4保持实际输出气压的一致性；储存装置8储存各氢气喷射器4实际输出气压在额定输出气压范围内时的喷出氢气的占空比。
44.其中，标准氢气喷射器4的具体筛选方法为：控制装置6调取上位机5对应型号氢气喷射器4中的标准占空比数据，并以该标准占空比数据为指令控制氢气喷射器4进行氢气喷射，接着在氢气喷射器4的出口端通过第一压力传感器7检测其实际输出气压，并将检测到的实际输出气压发送至控制装置6，控制装置6将额定输出气压与实际输出气压进行对比，若该氢气喷射器4的实际输出气压在额定输出气压的范围内，则判定该氢气喷射器4的属于标准氢气喷射器4，将标准氢气喷射器4进行筛选并应用到燃料电池中，有利于保持燃料电池阳极的压力平衡。
45.在本技术的实施例中，控制装置6内设置有储存装置8，储存装置8用于储存各氢气喷射器4达到额定输出气压的实际占空比数据。
46.在标准氢气喷射器4的筛选中势必有部分氢气喷射器4在标准占空比下的实际输出气压与不在额定输出气压的范围内，为了保证这部分氢气喷射器4能够继续使用，从而需要测算出该部分氢气喷射器4达到额定输出气压时的实际占空比数据，以实现氢气喷射器4的多层次利用。
47.其中，非标氢气喷射器4的具体筛选方法为：若氢气喷射器4的实际输出气压不在额定输出气压的范围内，则通过控制装置6调整控制氢气喷射器4的占空比，直至实际输出气压在额定输出气压的范围内，并通过储存装置8储存该氢气喷射器4在实际输出气压在额
定输出气压范围内时的氢气喷射器4的占空比数据，使得非标氢气喷射器4也能进行使用。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
49.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
50.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。