[发明专利]一种氢燃料电池尾气水分回收装置及水含量测量方法

权利要求书

1.一种氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：包括：氢燃料电池反应测试平台(1)、与所述氢燃料电池反应测试平台(1)的氢气进口连接的氢气供应单元、与所述氢燃料电池反应测试平台的空气进口连接的空气供应单元、与所述氢燃料电池反应测试平台(1)的尾气出口连接的尾气水分过滤装置、与所述尾气水分过滤装置连接的用于回收水分的尾气水分回收装置、与所述尾气水分过滤装置连接的用于接收不凝气体的尾气输出装置。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：所述氢气供应单元包括顺次连接的氢气储存装置(2)、减压阀(3)、氢气流量计(4)，所述氢气流量计(4)通过设有氢气开关阀门(5)的管路与所述氢燃料电池反应测试平台(1)的氢气进口连接。

3.根据权利要求2所述的氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：所述空气供应单元包括顺次连接的空气滤清器(6)和空气流量计(7)，所述空气滤清器(6)通过设有空气开关阀门(8)的管路与所述氢气燃料电池反应测试平台(1)的空气进口连接。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：所述尾气水分过滤装置包括空气水分过滤装置(9)和氢气水分过滤装置(10)；所述空气水分过滤装置(9)与所述氢燃料电池反应测试平台(1)的空气尾气出口连接；所述氢气水分过滤装置(10)与所述氢燃料电池反应测试平台(1)的氢气尾气出口连接。

5.根据权利要求4所述的氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：所述尾气水分回收装置包括与所述空气水分过滤装置(9)连接的空气水分回收装置(11)以及与所述氢气水分过滤装置(10)连接的氢气水分回收装置(12)。

6.根据权利要求5所述的氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：所述尾气输出装置包括与所述氢气水分过滤装置(10)连接的氢气排出装置(13)以及与所述空气水分过滤装置(9)连接的空气排出管。

7.根据权利要求3所述的氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：还包括控制装置(14)和电源装置(15)；所述控制装置(14)与所述氢气供应单元和所述空气供应单元连接，所述控制装置(14)控制所述氢气流量计(4)和所述空气流量计(7)达到设定流量要求；所述空气流量计(7)、所述氢气流量计(4)和所述控制装置(14)均与所述电源装置(15)连接，所述电源装置(15)为所述空气流量计(7)、所述氢气流量计(4)和所述控制装置(14)供电。

8.根据权利要求7所述的氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：所述控制装置(14)为PLC单片机。

9.根据权利要求4所述的氢燃料电池尾气水分回收装置，其特征在于：所述空气水分过滤装置(9)和所述氢气水分过滤装置(10)均为滤芯式气液分离器。

10.一种利用权利要求1所述的氢燃料电池尾气水分回收装置的氢燃料电池水含量测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)测量氢燃料电池尾气回收水质量m_ex，water：将氢气和空气导入氢燃料电池反应测试平台，反应后，利用尾气水分过滤装置分离出尾气中的水分，并利用尾气水分回收装置进行回收，测量回收水的质量，即为氢燃料电池尾气回收水质量m_ex，water；

(2)计算氢燃料电池入口反应气体携带水分质m_in，water：

a.测量氢燃料电池反应测试平台入口氢气相对湿度入口空气相对湿度入口氢气压力入口空气压力p_air，入口氢气温度入口空气温度T_air，入口氢气体积流量入口空气体积流量入口氢气密度入口空气密度ρ_air，运行时间t；

b.由入口氢气温度入口空气温度T_air，获得对应的饱和水蒸气压力分别为p_s(T_air)；

c.计算入口氢气含湿量以及入口空气含湿量d_air：

d.计算入口氢气中水的质量和入口空气中水的质量m_{in，air，water}：

e.计算氢燃料电池入口反应气体携带水分质量m_in，water：

(3)根据电化学反应方程，计算反应生成水的质量m_g，water：

其中，为实际反应氢气质量流量；

(4)基于氢燃料电池水平衡关系，计算氢燃料电池水含量m_st，water：

m_st，water＝m_in，water+m_g，water-m_ex，water。