一种燃料电池高湿度气体湿度的测量系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池湿度测量领域，尤其涉及一种燃料电池高湿度气体湿度的测量系统。


背景技术：

2.燃料电池作为一种高效、清洁的发电装置，它可以将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。中国已经制定了“将力争于2030年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和”的目标。燃料电池的研究与开发越来越受到各界的重视。
3.根据电解质的不同，燃料电池具有多种类型。其中质子交换膜燃料电池工作温度低，电流密度大，响应速度快，性能稳定；而且反应生成物只有水。因此，质子交换膜燃料电池可以广泛地应用于移动电源领域。质子交换膜燃料电池利用氢气和氧气反应产生电能。当分别向燃料电池阳极和阴极供给氢气与氧气时，反应气体经扩散层扩散，进入多孔阳极的氢原子被催化剂吸附并离化为氢离子和电子，氢离子经由质子交换膜转移到阴极，电子在电极内传递至负极集流板经外电路负载流向阴极，在阴极催化层上氢离子和氧离子结合成水分子。而电子通过外电路产生电能。作为电解质的质子交换膜必须湿润，才能更好地传导质子。
4.研究表明，质子交换膜的导电性与其含水量成正比。因此，作为质子交换膜燃料电池的测试设备，通常需要通入高湿度气体测试燃料电池的性能，是否能对其进气湿度准确测量对研究开发质子交换膜燃料电池性能有重要意义。
5.虽然目前有个别湿度传感器有针对燃料电池高湿度工况进行优化，但是随着燃料电池的额定功率的增大，其燃料的供应流量也随之增大，在新的条件下，现有的湿度传感器已经无法满足要求，即进气在大流量、高湿度条件下，现有的湿度传感器极易出现结露，短期使用后，湿度传感器探头出现锈蚀失效。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种燃料电池高湿度气体湿度的测量系统，以解决上述技术问题。
7.本实用新型为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种燃料电池高湿度气体湿度的测量系统，包括有：燃料电池、一条主路和一条支路，其中主路和支路均连通到燃料电池；所述主路上设有进气阀，所述进气阀通过主管道连通到燃料电池，其中主管道上在进气阀和燃料电池之间还设有第一温度传感器和第三温度传感器；所述支路包含有分支管道，其中分支管道设在第一温度传感器和第三温度传感器之间，所述分支管道上依次设有开关阀、加热器、压力传感器、第二温度传感器和露点传感器。
8.优选的，所述第一温度传感器设在靠近进气阀的一侧，所述第三温度传感器设在靠近燃料电池的一侧。
9.优选的，所述开关阀设在靠近第一温度传感器的一侧，所述露点传感器设在靠近
第三温度传感器的一侧。
10.优选的，所述加热器设在开关阀的一侧，所述压力传感器设在加热器的一侧，所述第二温度传感器设在压力传感器的一侧，所述露点传感器设在第二温度传感器的一侧。
11.优选的，所述主路和支路为并联关系。
12.与相关技术相比较，本实用新型提供的燃料电池高湿度气体湿度的测量系统具有如下有益效果：
13.本实用新型提供一种燃料电池高湿度气体湿度的测量系统，首先，通过主路和支路配合可对燃料电池高湿度气体的湿度进行测量，相较于传统使用湿度传感器的方式，本实用新型解决了传统测量方法中湿度传感器极易出现结露和探头出现锈蚀失效的问题，同时本实用新型解决燃料电池大流量、高湿度气体湿度的直接测量问题；其次降低了湿度测量传感器的选型标准，节约成本，最后相对“低”湿度的测试条件和保存条件增加传感器的使用寿命。
附图说明
14.图1为本实用新型一种燃料电池高湿度气体湿度的测量系统的结构示意图；
15.附图标记：1、进气阀；2、第一温度传感器；3、开关阀；4、加热器；5、压力传感器；6、第二温度传感器；7、露点传感器；8、第三温度传感器；9、燃料电池。
具体实施方式
16.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
17.下面结合附图描述本实用新型的具体实施例。
18.在具体实施过程中，如图1所示，一种燃料电池高湿度气体湿度的测量系统，包括有：燃料电池9、一条主路和一条支路，其中主路和支路均连通到燃料电池9；主路上设有进气阀1，进气阀1通过主管道连通到燃料电池9，其中主管道上在进气阀1和燃料电池9之间还设有第一温度传感器2和第三温度传感器8；支路包含有分支管道，其中分支管道设在第一温度传感器2和第三温度传感器8之间，分支管道上依次设有开关阀3、加热器4、压力传感器5、第二温度传感器6和露点传感器7。
19.在具体实施过程中，如图1所示，第一温度传感器2设在靠近进气阀1的一侧，第三温度传感器8设在靠近燃料电池9的一侧。
20.在具体实施过程中，如图1所示，开关阀3设在靠近第一温度传感器2的一侧，露点传感器7设在靠近第三温度传感器8的一侧。
21.在具体实施过程中，如图1所示，开关阀3设在靠近第一温度传感器2的一侧，露点传感器7设在靠近第三温度传感器8的一侧；加热器4设在开关阀3的一侧，压力传感器5设在加热器4的一侧，第二温度传感器6设在压力传感器5 的一侧，露点传感器7设在第二温度传感器6的一侧。
22.在具体实施过程中，如图1所示，主路和支路为并联关系。
23.本实用新型的工作原理如下：当测试设备工作时，打开进气阀1，通入“高”湿度(高是指相对湿度比较高，接近100％)气体，第一温度传感器2采集进气温度，然后打开开关阀3，一部分气体进入支路，随后打开加热器4，对进入支路的气体进行加热，第二温度传感器6采集温度，并调节加热器4功率，确保第二温度传感器6测量的温度大于第一温度传感器2；根据相对湿度的定义，此时加热后的高湿度气体的相对湿度将下降，因此为露点传感器7创造一种“低”湿度的测量环境，此时压力传感器5采集压力，露点传感器7采集露点温度dw。
24.第三温度传感器8采集温度，确保其温度不超过加热器4的报警值。利用露点温度dw、第一温度传感器2测量的温度t1，即通过露点湿度计算公式可计算出主路的湿度；
25.在测试设备停止工作时，将干气通入进气阀1，一部分干气进入支路，加热器4持续工作，待露点温度缓慢下降后，立即关闭开关阀3，待开关阀3关闭后，持续吹扫主路一段时间，待露点温度不上升后，停止吹扫，保证露点传感器dw在“低”湿度条件下保存。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。