一种氢水分离器测试系统、测试工装及其测试方法与流程
本发明涉及氢燃料电池测试设备，特别是涉及一种氢水分离器测试系统、测试工装及其测试方法。
背景技术：
1、随着氢燃料电池系统持续不断推广使用，为了提高氢气的利用率，需要将从电堆排出的氢气通过管路引导到引射器，然后进入电堆循环使用。而从电堆中排出的氢气实际上是氢气和水蒸气的混合气体，这种情况下就必须要通过氢水分离器将混合气体中的水分离出来并及时排出，然后再将分离出来的氢气继续引入到引射器进入电堆参加化学反应。
2、现有技术中将氢水分离器装在氢燃料系统的电堆氢气出口端，使从电堆排出的混合气体直接进入氢水分离器进行水和氢气的分离，并计算氢气和水蒸气的分离效果。当氢水分离器能有效分离氢气和水时，整个系统能够正常运行；但当氢水分离器不能良好地分离氢气和水时，会影响电堆的正常运行，甚至会出现水淹现象，一旦出现水淹现象，就需要对各个部件进行逐个排查，才能判断出是哪个零部件导致的水淹现象，从而降低了电堆的运行功率和效率。
3、因此如何设计一种氢水分离器测试系统、测试工装及其测试方法，能够在不影响电堆正常运行的情况下直接能测试氢水分离器的性能是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷和不足，提供一种氢水分离器测试系统、测试工装及其测试方法，能够在不影响电堆正常运行的情况下直接能测试氢水分离器的性能，提高测试效率和测试便捷性。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、本发明提供一种氢水分离器测试系统，包括生成用于模拟从电堆中排出的氢水混合物的混合组件、待测试的氢水分离器和控制组件；
4、所述混合组件具有进氢口和进水口，所述进氢口处设有用于测量通入的氢气流量的第一测量组件，所述进水口处设有用于调节水流量的水泵，所述控制组件分别与所述第一测量组件和所述水泵信号连接，且所述控制组件中预存有某工况下从电堆排出的氢水混合物中水和氢气的比例值；
5、所述氢水分离器包括混合物进口和供分离出的水流出的第一出水口，所述混合物进口与所述混合组件的出口相连通，所述氢水分离器的第一出水口处设有用于测量分离出的水量的第二测量组件，所述混合组件的进水口处设有用于测量输入所述混合组件的水量的第三测量组件。
6、优选地，所述混合组件还包括喷射器和混合器，所述喷射器的内部设有互不连通的水通路和气体通路，所述水通路与用于输送水的供水管路相连通，所述气体通路与用于输送氢气的供氢管路相连通，所述喷射器的端部设有第二出氢口和第二出水口，所述第二出氢口处的横截面积小于所述气体通路的最小横截面积，所述第二出水口处的横截面积小于所述水通路的最小横截面积，且所述气体通路的轴线相对于所述喷射器的轴线倾斜设置，所述水通路的轴线相对于所述喷射器的轴线平行设置；
7、所述混合器的内部设有缓冲腔，所述缓冲腔为沿所述混合器的轴向横截面积逐渐减小的喇叭形结构，所述第二出水口和所述第二出氢口与所述缓冲腔横截面积最大的一端相连通，所述混合组件的出口与所述缓冲腔横截面积最小的一端相连通。
8、优选地，还包括供水组件、供氢组件和用于储存分离出的水的第一储水容器；
9、所述供水组件包括与水源相连通的所述供水管路，所述供水管路上设有用于对水进行加热的第一加热装置，且所述第一加热装置位于所述混合组件的进水口之前；
10、所述供氢组件包括与氢气源相连通的所述供氢管路，所述供氢管路上设有用于对氢气进行加热的第二加热装置，且所述第二加热装置位于所述混合组件的进氢口之前。
11、优选地，所述供水组件还包括用于储存水的第二储水容器，所述第一加热装置的内部设有第一加热腔，所述第二储水容器置于所述第一加热腔内，所述第一加热腔与所述第二储水容器之间填充有用于对水进行加热的第一加热介质。
12、优选地，所述第二加热装置包括换热器和第二加热介质循环管路，所述换热器的内部具有氢气流道和第二加热介质流道，所述氢气流道的一端与所述供氢管路相连通，所述氢气流道的另一端与所述混合组件的进氢口相连通，所述第二加热介质流道与所述第二加热介质循环管路相连通，且所述氢气流道与所述第二加热介质流道通过传热组件相接触。
13、优选地，所述第二加热介质循环管路上设有用于对第二加热介质进行加热的第三加热器和能够胀大的膨胀装置，所述膨胀装置通过补液管与所述第二加热介质循环管路相连通，且所述第二加热介质循环管路中的水通过所述补液管在所述第二加热介质循环管路和所述膨胀装置之间双向流动。
14、优选地，所述第二加热介质循环管路上还设有排气管，所述排气管位于第二加热介质循环管路的最高处，且所述第二加热介质循环管路中的气体通过所述排气管单向流至所述膨胀装置。
15、优选地，所述第一储水容器具有进水接口、排气接口和排水接口，所述进水接口与所述所述氢水分离器的第一出水口相连通，所述排气接口位于所述储水容器的顶部，所述排水接口位于所述储水容器的底部。
16、本发明还提供一种氢水分离器测试工装，包括支架和所述的氢水分离器测试系统，所述氢水分离器测试系统安装于所述支架上。
17、本发明还提供一种氢水分离器测试方法，包括所述的氢水分离器测试系统，包括以下内容：
18、s1.向混合组件内通入氢气和水，使氢气和水在混合组件内进行混合；
19、其中通入混合组件的水与氢气的比值要与某工况下从电堆中排出的气体混合物中水与氢气的比值保持一致；
20、s2.将混合后的氢水混合物通入氢水分离器，分离后得到氢气和水，测量通入混合组件的水量q1和经氢水分离器分离出的水量q2，计算氢水分离在某工况下的氢水分离效率η；其中计算公式为η＝q2/q1。
21、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22、本发明通过混合组件生产用于模拟从电堆中排出的氢水混合物，并将生成的混合物输入到氢水分离器中进行测试的方式，使得该氢水分离器能够在脱离电堆的情况下测试分离效率，提高了测试的便捷性；此外由于生成的氢水混合物中氢气和水的比例与某工况下电堆实际排出的氢气和水的比例一致，故能缩小通过该氢水分离器测试系统测得的分离效率与氢水分离器在实际使用时的分离效率之间的差异，为氢水分离器生产厂家提供有参考价值的测量数据，有助于氢水分离器生产厂家对氢水分离器的性能进行快速、准确地改进、升级。
技术特征：
1.一种氢水分离器测试系统，其特征在于：包括生成用于模拟从电堆中排出的氢水混合物的混合组件、待测试的氢水分离器和控制组件；
2.根据权利要求1所述的氢水分离器测试系统，其特征在于：所述混合组件还包括喷射器和混合器，所述喷射器的内部设有互不连通的水通路和气体通路，所述水通路与用于输送水的供水管路相连通，所述气体通路与用于输送氢气的供氢管路相连通，所述喷射器的端部设有第二出氢口和第二出水口，所述第二出氢口处的横截面积小于所述气体通路的最小横截面积，所述第二出水口处的横截面积小于所述水通路的最小横截面积，且所述气体通路的轴线相对于所述喷射器的轴线倾斜设置，所述水通路的轴线相对于所述喷射器的轴线平行设置；
3.根据权利要求2所述的氢水分离器测试系统，其特征在于：还包括供水组件、供氢组件和用于储存分离出的水的第一储水容器；
4.根据权利要求3所述的氢水分离器测试系统，其特征在于：所述供水组件还包括用于储存水的第二储水容器，所述第一加热装置的内部设有第一加热腔，所述第二储水容器置于所述第一加热腔内，所述第一加热腔与所述第二储水容器之间填充有用于对水进行加热的第一加热介质。
5.根据权利要求4所述的氢水分离器测试系统，其特征在于：所述第二加热装置包括换热器和第二加热介质循环管路，所述换热器的内部具有氢气流道和第二加热介质流道，所述氢气流道的一端与所述供氢管路相连通，所述氢气流道的另一端与所述混合组件的进氢口相连通，所述第二加热介质流道与所述第二加热介质循环管路相连通，且所述氢气流道与所述第二加热介质流道通过传热组件相接触。
6.根据权利要求5所述的氢水分离器测试系统，其特征在于：所述第二加热介质循环管路上设有用于对第二加热介质进行加热的第三加热器和能够胀大的膨胀装置，所述膨胀装置通过补液管与所述第二加热介质循环管路相连通，且所述第二加热介质循环管路中的水通过所述补液管在所述第二加热介质循环管路和所述膨胀装置之间双向流动。
7.根据权利要求6所述的氢水分离器测试系统，其特征在于：所述第二加热介质循环管路上还设有排气管，所述排气管位于第二加热介质循环管路的最高处，且所述第二加热介质循环管路中的气体通过所述排气管单向流至所述膨胀装置。
8.根据权利要求3所述的氢水分离器测试系统，其特征在于：所述第一储水容器具有进水接口、排气接口和排水接口，所述进水接口与所述所述氢水分离器的第一出水口相连通，所述排气接口位于所述储水容器的顶部，所述排水接口位于所述储水容器的底部。
9.一种氢水分离器测试工装，其特征在于：包括支架和如权利要求1至8任意一项所述的氢水分离器测试系统，所述氢水分离器测试系统安装于所述支架上。
10.一种氢水分离器测试方法，其特征在于：包括如权利要求1至8任意一项所述的氢水分离器测试系统，包括以下内容：
技术总结
本发明公开了一种氢水分离器测试系统、测试工装及其测试方法，属于氢燃料电池测试设备技术领域，包括混合组件、待测试的氢水分离器和控制组件；混合组件具有进氢口和进水口，进氢口处设有第一测量组件，进水口处设有水泵，控制组件与第一测量组件和水泵信号连接，控制组件中存有某工况下从电堆排出的混合物中水和氢气的比值；氢水分离器包括混合物进口和第一出水口，混合物进口与混合组件的出口相连通，氢水分离器的第一出水口处设有第二测量组件，混合组件的进水口处设有第三测量组件；通过先生成用于模拟实际排出物的氢水混合物，然后再进行分离测试的方式，实现在脱离电堆的情况下，进行氢水分离器性能测试的效果，提高测试效率和测试便捷性。
技术研发人员：朱维,谢佳平,周林,顾园园,曾群欣
受保护的技术使用者：海卓动力（北京）能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5