本發(fā)明涉及氫燃料電池測試設(shè)備，特別是涉及一種氫水分離器測試系統(tǒng)、測試工裝及其測試方法。

背景技術(shù)：

1、隨著氫燃料電池系統(tǒng)持續(xù)不斷推廣使用，為了提高氫氣的利用率，需要將從電堆排出的氫氣通過管路引導(dǎo)到引射器，然后進(jìn)入電堆循環(huán)使用。而從電堆中排出的氫氣實(shí)際上是氫氣和水蒸氣的混合氣體，這種情況下就必須要通過氫水分離器將混合氣體中的水分離出來并及時排出，然后再將分離出來的氫氣繼續(xù)引入到引射器進(jìn)入電堆參加化學(xué)反應(yīng)。

2、現(xiàn)有技術(shù)中將氫水分離器裝在氫燃料系統(tǒng)的電堆氫氣出口端，使從電堆排出的混合氣體直接進(jìn)入氫水分離器進(jìn)行水和氫氣的分離，并計算氫氣和水蒸氣的分離效果。當(dāng)氫水分離器能有效分離氫氣和水時，整個系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行；但當(dāng)氫水分離器不能良好地分離氫氣和水時，會影響電堆的正常運(yùn)行，甚至?xí)霈F(xiàn)水淹現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)水淹現(xiàn)象，就需要對各個部件進(jìn)行逐個排查，才能判斷出是哪個零部件導(dǎo)致的水淹現(xiàn)象，從而降低了電堆的運(yùn)行功率和效率。

3、因此如何設(shè)計一種氫水分離器測試系統(tǒng)、測試工裝及其測試方法，能夠在不影響電堆正常運(yùn)行的情況下直接能測試氫水分離器的性能是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，提供一種氫水分離器測試系統(tǒng)、測試工裝及其測試方法，能夠在不影響電堆正常運(yùn)行的情況下直接能測試氫水分離器的性能，提高測試效率和測試便捷性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供一種氫水分離器測試系統(tǒng)，包括生成用于模擬從電堆中排出的氫水混合物的混合組件、待測試的氫水分離器和控制組件；

4、所述混合組件具有進(jìn)氫口和進(jìn)水口，所述進(jìn)氫口處設(shè)有用于測量通入的氫氣流量的第一測量組件，所述進(jìn)水口處設(shè)有用于調(diào)節(jié)水流量的水泵，所述控制組件分別與所述第一測量組件和所述水泵信號連接，且所述控制組件中預(yù)存有某工況下從電堆排出的氫水混合物中水和氫氣的比例值；

5、所述氫水分離器包括混合物進(jìn)口和供分離出的水流出的第一出水口，所述混合物進(jìn)口與所述混合組件的出口相連通，所述氫水分離器的第一出水口處設(shè)有用于測量分離出的水量的第二測量組件，所述混合組件的進(jìn)水口處設(shè)有用于測量輸入所述混合組件的水量的第三測量組件。

6、優(yōu)選地，所述混合組件還包括噴射器和混合器，所述噴射器的內(nèi)部設(shè)有互不連通的水通路和氣體通路，所述水通路與用于輸送水的供水管路相連通，所述氣體通路與用于輸送氫氣的供氫管路相連通，所述噴射器的端部設(shè)有第二出氫口和第二出水口，所述第二出氫口處的橫截面積小于所述氣體通路的最小橫截面積，所述第二出水口處的橫截面積小于所述水通路的最小橫截面積，且所述氣體通路的軸線相對于所述噴射器的軸線傾斜設(shè)置，所述水通路的軸線相對于所述噴射器的軸線平行設(shè)置；

7、所述混合器的內(nèi)部設(shè)有緩沖腔，所述緩沖腔為沿所述混合器的軸向橫截面積逐漸減小的喇叭形結(jié)構(gòu)，所述第二出水口和所述第二出氫口與所述緩沖腔橫截面積最大的一端相連通，所述混合組件的出口與所述緩沖腔橫截面積最小的一端相連通。

8、優(yōu)選地，還包括供水組件、供氫組件和用于儲存分離出的水的第一儲水容器；

9、所述供水組件包括與水源相連通的所述供水管路，所述供水管路上設(shè)有用于對水進(jìn)行加熱的第一加熱裝置，且所述第一加熱裝置位于所述混合組件的進(jìn)水口之前；

10、所述供氫組件包括與氫氣源相連通的所述供氫管路，所述供氫管路上設(shè)有用于對氫氣進(jìn)行加熱的第二加熱裝置，且所述第二加熱裝置位于所述混合組件的進(jìn)氫口之前。

11、優(yōu)選地，所述供水組件還包括用于儲存水的第二儲水容器，所述第一加熱裝置的內(nèi)部設(shè)有第一加熱腔，所述第二儲水容器置于所述第一加熱腔內(nèi)，所述第一加熱腔與所述第二儲水容器之間填充有用于對水進(jìn)行加熱的第一加熱介質(zhì)。

12、優(yōu)選地，所述第二加熱裝置包括換熱器和第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路，所述換熱器的內(nèi)部具有氫氣流道和第二加熱介質(zhì)流道，所述氫氣流道的一端與所述供氫管路相連通，所述氫氣流道的另一端與所述混合組件的進(jìn)氫口相連通，所述第二加熱介質(zhì)流道與所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路相連通，且所述氫氣流道與所述第二加熱介質(zhì)流道通過傳熱組件相接觸。

13、優(yōu)選地，所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路上設(shè)有用于對第二加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱的第三加熱器和能夠脹大的膨脹裝置，所述膨脹裝置通過補(bǔ)液管與所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路相連通，且所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路中的水通過所述補(bǔ)液管在所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路和所述膨脹裝置之間雙向流動。

14、優(yōu)選地，所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路上還設(shè)有排氣管，所述排氣管位于第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路的最高處，且所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路中的氣體通過所述排氣管單向流至所述膨脹裝置。

15、優(yōu)選地，所述第一儲水容器具有進(jìn)水接口、排氣接口和排水接口，所述進(jìn)水接口與所述所述氫水分離器的第一出水口相連通，所述排氣接口位于所述儲水容器的頂部，所述排水接口位于所述儲水容器的底部。

16、本發(fā)明還提供一種氫水分離器測試工裝，包括支架和所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，所述氫水分離器測試系統(tǒng)安裝于所述支架上。

17、本發(fā)明還提供一種氫水分離器測試方法，包括所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，包括以下內(nèi)容：

18、s1.向混合組件內(nèi)通入氫氣和水，使氫氣和水在混合組件內(nèi)進(jìn)行混合；

19、其中通入混合組件的水與氫氣的比值要與某工況下從電堆中排出的氣體混合物中水與氫氣的比值保持一致；

20、s2.將混合后的氫水混合物通入氫水分離器，分離后得到氫氣和水，測量通入混合組件的水量q1和經(jīng)氫水分離器分離出的水量q2，計算氫水分離在某工況下的氫水分離效率η；其中計算公式為η＝q2/q1。

21、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

22、本發(fā)明通過混合組件生產(chǎn)用于模擬從電堆中排出的氫水混合物，并將生成的混合物輸入到氫水分離器中進(jìn)行測試的方式，使得該氫水分離器能夠在脫離電堆的情況下測試分離效率，提高了測試的便捷性；此外由于生成的氫水混合物中氫氣和水的比例與某工況下電堆實(shí)際排出的氫氣和水的比例一致，故能縮小通過該氫水分離器測試系統(tǒng)測得的分離效率與氫水分離器在實(shí)際使用時的分離效率之間的差異，為氫水分離器生產(chǎn)廠家提供有參考價值的測量數(shù)據(jù)，有助于氫水分離器生產(chǎn)廠家對氫水分離器的性能進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地改進(jìn)、升級。

技術(shù)特征：

1.一種氫水分離器測試系統(tǒng)，其特征在于：包括生成用于模擬從電堆中排出的氫水混合物的混合組件、待測試的氫水分離器和控制組件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，其特征在于：所述混合組件還包括噴射器和混合器，所述噴射器的內(nèi)部設(shè)有互不連通的水通路和氣體通路，所述水通路與用于輸送水的供水管路相連通，所述氣體通路與用于輸送氫氣的供氫管路相連通，所述噴射器的端部設(shè)有第二出氫口和第二出水口，所述第二出氫口處的橫截面積小于所述氣體通路的最小橫截面積，所述第二出水口處的橫截面積小于所述水通路的最小橫截面積，且所述氣體通路的軸線相對于所述噴射器的軸線傾斜設(shè)置，所述水通路的軸線相對于所述噴射器的軸線平行設(shè)置；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，其特征在于：還包括供水組件、供氫組件和用于儲存分離出的水的第一儲水容器；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，其特征在于：所述供水組件還包括用于儲存水的第二儲水容器，所述第一加熱裝置的內(nèi)部設(shè)有第一加熱腔，所述第二儲水容器置于所述第一加熱腔內(nèi)，所述第一加熱腔與所述第二儲水容器之間填充有用于對水進(jìn)行加熱的第一加熱介質(zhì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，其特征在于：所述第二加熱裝置包括換熱器和第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路，所述換熱器的內(nèi)部具有氫氣流道和第二加熱介質(zhì)流道，所述氫氣流道的一端與所述供氫管路相連通，所述氫氣流道的另一端與所述混合組件的進(jìn)氫口相連通，所述第二加熱介質(zhì)流道與所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路相連通，且所述氫氣流道與所述第二加熱介質(zhì)流道通過傳熱組件相接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，其特征在于：所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路上設(shè)有用于對第二加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱的第三加熱器和能夠脹大的膨脹裝置，所述膨脹裝置通過補(bǔ)液管與所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路相連通，且所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路中的水通過所述補(bǔ)液管在所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路和所述膨脹裝置之間雙向流動。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，其特征在于：所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路上還設(shè)有排氣管，所述排氣管位于第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路的最高處，且所述第二加熱介質(zhì)循環(huán)管路中的氣體通過所述排氣管單向流至所述膨脹裝置。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，其特征在于：所述第一儲水容器具有進(jìn)水接口、排氣接口和排水接口，所述進(jìn)水接口與所述所述氫水分離器的第一出水口相連通，所述排氣接口位于所述儲水容器的頂部，所述排水接口位于所述儲水容器的底部。

9.一種氫水分離器測試工裝，其特征在于：包括支架和如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，所述氫水分離器測試系統(tǒng)安裝于所述支架上。

10.一種氫水分離器測試方法，其特征在于：包括如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的氫水分離器測試系統(tǒng)，包括以下內(nèi)容：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氫水分離器測試系統(tǒng)、測試工裝及其測試方法，屬于氫燃料電池測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括混合組件、待測試的氫水分離器和控制組件；混合組件具有進(jìn)氫口和進(jìn)水口，進(jìn)氫口處設(shè)有第一測量組件，進(jìn)水口處設(shè)有水泵，控制組件與第一測量組件和水泵信號連接，控制組件中存有某工況下從電堆排出的混合物中水和氫氣的比值；氫水分離器包括混合物進(jìn)口和第一出水口，混合物進(jìn)口與混合組件的出口相連通，氫水分離器的第一出水口處設(shè)有第二測量組件，混合組件的進(jìn)水口處設(shè)有第三測量組件；通過先生成用于模擬實(shí)際排出物的氫水混合物，然后再進(jìn)行分離測試的方式，實(shí)現(xiàn)在脫離電堆的情況下，進(jìn)行氫水分離器性能測試的效果，提高測試效率和測試便捷性。

技術(shù)研發(fā)人員：朱維,謝佳平,周林,顧園園,曾群欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海卓動力（北京）能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5