一种适用于质子交换膜电解槽和燃料电池的测试系统的制作方法

1.本发明涉及电解槽和燃料电池技术领域，尤其涉及一种适用于质子交换膜电解槽和燃料电池的测试系统。


背景技术：

2.发展氢能源已经成为国家实现碳中和目的的有效方式之一。各种质子交换膜燃料电池和电解槽产品也应运而生。产品研发过程中，燃料电池和电解槽的性能和稳定性备受关注。
3.目前，对燃料电池产品和电解槽产品测试时，需分别采用独立的燃料电池测试台和电解槽测试台进行测试，两种测试台功能无法兼容，造成成本浪费。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于质子交换膜电解槽和燃料电池的测试系统，以兼容质子交换膜电解槽和燃料电池两种不同产品的测试功能。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种适用于质子交换膜电解槽和燃料电池的测试系统，所述测试系统具有可切换的电解槽测试状态和燃料电池测试状态；
7.所述测试系统包括氢水子系统、氢气处理子系统、氧水子系统、氧气处理子系统以及恒温水子系统；
8.当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述氢水子系统用于对被测电解槽产生的湿氢气进行气水分离；所述氢气处理子系统用于对所述氢水子系统分离出的氢气进行采样和监测；所述氧水子系统用于向所述被测电解槽提供去离子水以及对所述被测电解槽产生的湿氧气进行气水分离；所述氧气处理子系统用于对所述氧水子系统分离出的氧气进行采样和监测；
9.当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述氢水子系统用于向被测燃料电池提供湿氢气；所述氢气处理子系统用于对所述被测燃料电池排出的湿氢气进行气水分离和排空；所述氧水子系统用于向所述被测燃料电池提供湿空气；所述氧气处理子系统用于对所述被测燃料电池排出的湿空气进行气水分离和排空；所述恒温水子系统用于将所述被测燃料电池保持在预定温度范围内。
10.优选地，所述氢水子系统包括：
11.第一分离罐；
12.与所述第一分离罐分别连通的第一电解槽测试接口、第一燃料电池测试接口、第一去离子水进水口去离子水进口、第一氢气进口和第一排水口；以及
13.连通于所述第一氢气进口与所述第一分离罐之间的第一开关阀；
14.其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第一开关阀关闭，所述第一电解槽测试接口与所述被测电解槽的氢气出口连通，所述第一燃料电池测试接口与所述氢气
处理子系统连通；
15.当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第一开关阀打开，所述第一电解槽测试接口悬空，所述第一燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的氢气进口连通。
16.优选地，所述氢水子系统还包括：
17.与所述第一分离罐连接的第一加热器；
18.连通于所述第一电解槽测试接口与所述第一分离罐之间的第一温度传感器、第一压力传感器、第一单向阀；
19.连通于所述第一燃料电池测试接口与所述第一分离罐之间的第二温度传感器、第二压力传感器；
20.连通于所述第一去离子水进水口去离子水进口与所述第一分离罐之间的第二单向阀；
21.连通于所述第一排水口与所述第一分离罐之间的第二开关阀。
22.优选地，所述氢气处理子系统包括：
23.第二分离罐；
24.与所述第二分离罐分别连通的第二燃料电池测试接口、第二排水口和第一背压阀；
25.连通于所述第二燃料电池测试接口与所述第二分离罐之间的第一热交换器；
26.与所述第一背压阀分别连通的第三开关阀、第四开关阀和第二单向阀，所述第三开关阀、第四开关阀和第三单向阀分别与相互连通的氢气排空口和第三排水口相连通；以及
27.连通于所述第三开关阀与所述氢气排空口之间的氢气采样单元；
28.其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第三开关阀打开，所述第四开关阀关闭，所述第二电燃料电池解槽测试接口与所述氢水子系统连通；
29.当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第三开关阀关闭，所述第四开关阀打开，所述第二电解槽燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的氢气出口连通。
30.优选地，所述氢气处理子系统还包括：
31.连通于所述第二燃料电池测试接口与所述第一热交换器之间的第三温度传感器、第三压力传感器；
32.连通于所述第二排水口与所述第二分离罐之间的第五开关阀；
33.连通于所述第三排水口与所述氢气排空口之间的第一疏水阀。
34.优选地，所述氧水子系统包括：
35.第三分离罐；
36.与所述第三分离罐分别连通的第二电解槽测试接口、第三电解槽测试接口、第三燃料电池测试接口、第二去离子水进口、第一空气进口和第四排水口；
37.连通于所述第一空气进口与所述第三分离罐之间的第六开关阀；以及
38.连通于所述第二电解槽测试接口与所述第三分离罐之间的水泵；
39.其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第六开关阀关闭，所述第二电解槽测试接口与所述被测电解槽的进水口连通，所述第三电解槽测试接口与所述被测电解槽的出水口连通，所述第三燃料电池测试接口与所述氧气处理子系统连通；
40.当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第六开关阀打开，所述第二电解槽测试接口与所述第三电解槽测试接口连通，所述第三燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的空气进口连通。
41.优选地，所述氧水子系统还包括：
42.连通于所述水泵的出口与所述第三分离罐之间的第七开关阀、去离子器和第四单向阀；以及
43.与所述第三分离罐连通的电导率传感器。
44.优选地，所述氧水子系统还包括：
45.连通于所述第二电解槽测试接口与所述水泵之间的第二热交换器、第二加热器、第四温度传感器、第四压力传感器；
46.连通于所述第三电解槽测试接口与所述第三分离罐之间的第五温度传感器、第五压力传感器和第五单向阀；
47.连通于所述第三燃料电池测试接口与所述第三分离罐之间的第六温度传感器、第六压力传感器；
48.连通于所述第二去离子水进水口去离子水进口与所述第三分离罐之间的第六单向阀；
49.连通于所述第四排水口与所述第三分离罐之间的第八开关阀。
50.优选地，所述氧气处理子系统包括：
51.第四分离罐；
52.与所述第四分离罐分别连通的第四燃料电池测试接口、第五排水口和第二背压阀；
53.连通于所述第四燃料电池测试接口与所述第四分离罐之间的第三热交换器；
54.与所述第二背压阀分别连通的第九开关阀、第十开关阀和第七单向阀，所述第九开关阀、第十开关阀和第七单向阀与相互连通的氧气排空口和第六排水口相连通；以及
55.连通于所述第九开关阀与所述氧气排空口之间的氧气采样单元气采样单
56.其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第九开关阀打开，所述第十开关阀关闭，所述第四燃料电池测试接口与所述氧水子系统连通；
57.当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第九开关阀关闭，所述第十开关阀打开，所述第四燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的空气出口连通。
58.优选地，所述氧气处理子系统还包括：
59.连通于所述第四燃料电池测试接口与所述第三热交换器之间的第七温度传感器、第七压力传感器；
60.连通于所述第五排水口与所述第四分离罐之间的第十一开关阀；
61.连通于所述第六排水口与所述氧气排空口之间的第二疏水阀。
62.优选地，所述恒温水子系统包括：
63.第五燃料电池测试接口和第六燃料电池测试接口；
64.连通于恒温水进口与所述第五燃料电池测试接口之间的第十二开关阀；以及
65.连通于恒温水出口与所述第六燃料电池测试接口之间的第十三开关阀；
66.其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第十二开关阀和第十三开关
阀关闭，所述第五燃料电池测试接口和第六燃料电池测试接口悬空；
67.当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第十二开关阀和第十三开关阀打开，所述第五燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的冷却水进口连通，所述第六燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的冷却水出口连通。
68.通过采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
69.本发明的测试系统包括模块化设计的氢水子系统、氢气处理子系统、氧水子系统、氧气处理子系统以及恒温水子系统，且每个子系统均针对电解槽测试和燃料电池测试两种不同测试状态分别提供不同的功能，从而使测试系统既能够用于进行电解槽测试，又能够用于进行燃料电池测试，且两种测试状态可切换，因而节约了测试成本。
附图说明
70.图1为本发明一种适用于质子交换膜电解槽和燃料电池的测试系统的结构示意图；
71.图2为图1中氢水子系统的结构示意图；
72.图3为图1中氢气处理子系统的结构示意图；
73.图4为图1中氧水子系统的结构示意图；
74.图5为图1中氧气处理子系统的结构示意图；
75.图6为图1中恒温水子系统的结构示意图；
76.图7为本发明的测试系统处于电解槽测试状态时的结构示意图；
77.图8为本发明的测试系统处于燃料电池测试状态时的结构示意图；
78.图9为本发明的测试系统的工作流程图。
具体实施方式
79.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
80.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
81.本发明提供一种适用于质子交换膜电解槽和燃料电池的测试系统，该测试系统具有可切换的电解槽测试状态和燃料电池测试状态。在电解槽测试状态下，测试系统可用于对电解槽产品进行测试；在燃料电池测试状态下，测试系统可用于对燃料电池产品进行测试。
82.具体地，本发明的测试系统如图1-9所示，包括氢水子系统1、氢气处理子系统2、氧水子系统3、氧气处理子系统4以及恒温水子系统5。
83.当测试系统处于电解槽测试状态时，氢水子系统1与被测电解槽的氢气出口a1’、a2’连通，用于对被测电解槽产生的湿氢气进行气水分离；氢气处理子系统2与氢水子系统1
连通，用于对氢水子系统1分离出的氢气进行采样和监测；氧水子系统3与被测电解槽的进水口a3’和出水口a4’连通，用于向被测电解槽提供去离子水以及对被测电解槽产生的湿氧气进行气水分离；氧气处理子系统4与氧水子系统3连通，用于对氧水子系统3分离出的氧气进行采样和质量监测。
84.当测试系统处于燃料电池测试状态时，氢水子系统1与被测燃料电池的氢气进口b1’连通，用于向被测燃料电池提供湿氢气；氢气处理子系统2与被测燃料电池的氢气出口b2’连通，用于对被测燃料电池排出的湿氢气进行气水分离和排空；氧水子系统3与被测燃料电池的空气进口b3’连通，用于向被测燃料电池提供湿空气；氧气处理子系统4与被测燃料电池的空气出口b4’连通，用于对被测燃料电池排出的湿空气进行气水分离和排空；恒温水子系统5与被测燃料电池的冷却水进口b5’和冷却水出口b6’连通，用于将被测燃料电池保持在预定温度范围内。
85.可见，当测试系统工作于电解槽测试或燃料电池测试两种不同测试状态时，以上各子系统将在不同测试状态下提供不同的功能，从而使测试系统既能够用于进行电解槽测试，又能够用于进行燃料电池测试，因而节约了测试成本。
86.参阅图2所示，本发明中的氢水子系统1主要包括：第一分离罐104；与第一分离罐104分别连通的第一电解槽测试接口a1～a2、第一燃料电池测试接口b1、第一去离子水进口、第一氢气进口和第一排水口；以及连通于第一氢气进口与第一分离罐104之间的第一开关阀108。此外，该氢水子系统1还可以包括：与第一分离罐104连接的第一加热器110；连通于第一电解槽测试接口a1～a2与第一分离罐104之间的第一温度传感器101、第一压力传感器102、第一单向阀103；连通于第一燃料电池测试接口b1与第一分离罐104之间的第二温度传感器106、第二压力传感器105；连通于第一去离子水进口与第一分离罐104之间的第二单向阀107；连通于第一排水口与第一分离罐104之间的第二开关阀109。
87.当测试系统处于电解槽测试状态时，如图8所示，第一开关阀108关闭，第一电解槽测试接口a1～a2与被测电解槽的氢气出口a1’、a2’连通，第一燃料电池测试接口b1与氢气处理子系统2连通。其中，第一分离罐104用于对电解槽产出的湿氢气进行气水分离；测试过程中第一分离罐104中的水通过第二开关阀109排出；第一温度传感器101、第一压力传感器102用于监测电解槽氢气出口的温度和压力。
88.当测试系统处于燃料电池测试状态时，如图9所示，第一开关阀108打开以使氢气从第一开关阀108进入分离罐中，第一电解槽测试接口a1～a2悬空，第一燃料电池测试接口b1与被测燃料电池的氢气进口连通。其中，测试用去离子水通过第二单向阀107进入第一分离罐104中；测试用氢气通过第一开关阀108进入第一分离罐104中；第一加热器110用于加热第一分离罐104中的去离子水，控制水温；第二压力传感器105和第二温度传感器106用于监测进入被测燃料电池的湿氢气的压力和温度。
89.在本发明中，通过切换第一开关阀108的开关状态，即可完成氢水子系统1测试功能的切换。
90.参阅图3所示，本发明中的氢气处理子系统2主要包括：第二分离罐204；与第二分离罐204分别连通的第二燃料电池测试接口b2、第二排水口和第一背压阀206；连通于第二燃料电池测试接口b2与第二分离罐204之间的第一热交换器203；并列与第一背压阀206分别连通的第三开关阀207、第四开关阀209和第三单向阀210，第三开关阀207、第四开关阀
209和第三单向阀210分别与相互连通的氢气排空口和第三排水口相连通；以及连通于第三开关阀207与氢气排空口之间的氢气采样单元208。此外，该氢气处理子系统2还可以包括：连通于第二燃料电池测试接口b2与第一热交换器203之间的第三温度传感器201、第三压力传感器202；连通于第二排水口与第二分离罐204之间的第五开关阀205；连通于第三排水口与氢气排空口之间的第一疏水阀211。
91.当测试系统处于电解槽测试状态时，如图7所示，第三开关阀207打开，第四开关阀209关闭，第二燃料电池测试接口b2与氢水子系统1中的第一燃料电池测试接口b1连通。其中，氢水子系统1排出的氢气通过第一热交换器203冷凝；第二分离罐204对氢气进行水气分离；分离出的水通过第五开关阀205排出；背压阀206用于设定氢气管路的压力；分离出的氢气通过第一疏水阀211上端的氢气排空口进行排空；分离出的水通过与第一疏水阀211连通的排水口排出；第三单向阀210用于稳定氢气采样单元208的工作压力；氢气采样单元208用于对被测电解槽产出的氢气进行采样和质量监测，以便后续根据氢气的监测结果衡量被测电解槽的性能。
92.当测试系统处于燃料电池测试状态时，如图8所示，第三开关阀207关闭，第四开关阀209打开，第二燃料电池测试接口b2与被测燃料电池的氢气出口连通。其中，第三温度传感器201、第三压力传感器202用于监测被测燃料电池排出的氢气的温度和压力；被测燃料电池排出的氢气通过第一热交换器203冷凝后再进入第二分离罐204以对氢气进行水气分离；分离出的氢气通过第一疏水阀211上端的氢气排空口进行排空；分离出的水通过与第一疏水阀211连通的排水口排出。
93.在本发明中，通过切换第三开关阀207和第四开关阀209的开关状态，即可完成氢气处理子系统2测试功能的切换。
94.参阅图4所示，本发明中的氧水子系统3主要包括：第三分离罐307；与第三分离罐307分别连通的第二电解槽测试接口a3、第三电解槽测试接口a4、第三燃料电池测试接口b3、第二去离子水进口、第一空气进口和第四排水口；连通于第一空气进口与第三分离罐307之间的第六开关阀312；以及连通于第二电解槽测试接口a3与第三分离罐307之间的水泵314(水泵314的进口与第三分离罐307连通)。此外，氧水子系统3还可以包括：连通于水泵314的出口与第三分离罐307之间的第七开关阀318、去离子器317和第四单向阀306；以及与第三分离罐307连通的电导率传感器310。可选地，氧水子系统3还可以包括：连通于第二电解槽测试接口a3与水泵314之间的第二热交换器315、第二加热器316、第四温度传感器302、第四压力传感器301；连通于第三电解槽测试接口a4与第三分离罐307之间的第五温度传感器303、第五压力传感器304和第五单向阀305；连通于第三燃料电池测试接口b3与第三分离罐307之间的第六温度传感器309、第六压力传感器308；连通于第二去离子水进口与第三分离罐307之间的第六单向阀311；连通于第四排水口与第三分离罐307之间的第八开关阀313。
95.当测试系统处于电解槽测试状态时，如图7所示，第六开关阀312关闭，第二电解槽测试接口a3与被测电解槽的进水口连通，第三电解槽测试接口a4与被测电解槽的出水口连通，第三燃料电池测试接口b3与氧气处理子系统4连通。其中，第三分离罐307用于储存测试用去离子水和分离测试过程中电解槽产出的湿氧气(湿氧气随去离子水一起排出)；测试用去离子水通过第六单向阀311进入第三分离罐307中；去离子器317用于循环净化第三分离
罐307中的去离子水，保证测试过程中的水质要求；测试过程中第三分离罐307中的水通过第八开关阀313排出；水泵314用于将第三分离罐307中的去离子水泵314送入被测电解槽；第二热交换器315和第二加热器316用于控制进入被测电解槽的去离子水的温度；第四温度传感器302、第四压力传感器301用于监测被测电解槽进水口的去离子水的压力和温度；第五温度传感器303、第五压力传感器304用于监测被测电解槽出水口的去离子水的温度和压力；电导率传感器310用于监控第三分离罐307中去离子水的水质。
96.当测试系统处于燃料电池测试状态时，如图8所示，第六开关阀312打开，第二电解槽测试接口a3与第三电解槽测试接口a4连通，第三燃料电池测试接口b3与被测燃料电池的空气进口连通。其中，测试用空气从第六开关阀312进入第三分离罐307中；去离子器317用于循环净化第三分离罐307中的去离子水，保证测试过程中的水质要求；电导率传感器310用于监控第三分离罐307中去离子水的水质；水泵314用于加速循环第三分离罐307中的去离子水；第二加热器316用于加热管路中的水，从而控制第三分离罐307中的水温；第六压力传感器308和第六温度传感器309用于监测进入被测燃料电池湿空气的压力和温度。
97.在本发明中，通过切换第六开关阀312和第七开关阀318的开关状态，即可完成氧水子系统3测试功能的切换。
98.参阅图5所示，本发明中的氧气处理子系统4主要包括：第四分离罐404；与第四分离罐404分别连通的第四燃料电池测试接口b4、第五排水口和第二背压阀406；连通于第四燃料电池测试接口b4与第四分离罐404之间的第三热交换器403；与第二背压阀406分别连通的第九开关阀407、第十开关阀409和第七单向阀410，第九开关阀407、第十开关阀409和第七单向阀410与相互连通的氧气排空口和第六排水口相连通；以及连通于第九开关阀407与氧气排空口之间的氧气采样单元408。此外，该氧气处理子系统4还可以包括：连通于第四燃料电池测试接口b4与第三热交换器403之间的第七温度传感器401、第七压力传感器402；连通于第五排水口与第四分离罐404之间的第十一开关阀405；连通于第六排水口与氧气排空口之间的第二疏水阀411。
99.当测试系统处于电解槽测试状态时，如图7所示，第九开关阀407打开，第十开关阀409关闭，第四燃料电池测试接口b4与氧水子系统3中的第三燃料电池测试接口b3连通。其中，氧水子系统3排出的氧气通过第三热交换器403冷凝；第四分离罐404对氧气进行水气分离；分离出的水通过第十一开关阀405排出；第二背压阀406用于设定氧气管路的压力；分离出的氧气通过第二疏水阀411上端的氧气排空口进行排空；分离出的水通过与第二疏水阀411连通的排水口排出；第三单向阀210用于稳定氧气采样单元208的工作压力；氧气采样单元408用于对被测电解槽产出的氧气进行采样和监测，以便后续根据氧气的监测结果衡量被测电解槽的性能。
100.当测试系统处于燃料电池测试状态时，如图8所示，第九开关阀407关闭，第十开关阀409打开，第四燃料电池测试接口b4与被测燃料电池的空气出口连通。其中，第七温度传感器401、第七压力传感器402用于监测被测燃料电池排出的氧气的温度和压力；被测燃料电池排出的氧气通过第三热交换器403冷凝后再进入第四分离罐404以对氧气进行水气分离；分离出的氧气通过第二疏水阀411上端的氧气排空口进行排空；分离出的水通过与第二疏水阀411连通的排水口排出。
101.在本发明中，通过切换第九开关阀407和第十开关阀409的开关状态，即可完成氧
气处理子系统测试功能的切换。
102.参阅图6所示，本发明中的恒温水子系统5包括：第五燃料电池测试接口b5和第六燃料电池测试接口b6；连通于恒温水进口与第五燃料电池测试接口b5之间的第十二开关阀502；以及连通于恒温水出口与第六燃料电池测试接口b6之间的第十三开关阀501。其中，恒温水是指用于冷却燃料电池，以将燃料电池内的温度保持在预定范围内的水。
103.当测试系统处于电解槽测试状态时，如图7所示，第五燃料电池测试接口b5和第六燃料电池测试接口b6悬空，两者不接入测试系统也不与被测电解槽相连，第十二开关阀502和第十三开关阀501打开。
104.当测试系统处于燃料电池测试状态时，如图8所示，第五燃料电池测试接口b5与被测燃料电池的冷却水进口连通，第六燃料电池测试接口b6与被测燃料电池的冷却水出口连通，且第十二开关阀502和第十三开关阀501打开。
105.在本发明中，通过切换第十二开关阀502和第十三开关阀501的开关状态，即可完成氧气处理子系统测试功能的切换。
106.参阅图9所示，采用本发明中测试系统进行测试的流程如下：
107.s1，确认被测对象为电解槽或燃料电池。
108.s2，将测试系统的测试接口与被测对象的相应接口连接，具体地：
109.当被测对象为电解槽时，将测试接口a1与被测电解槽氢气出口a1’相连，测试接口a2与被测电解槽氢气出口a2’相连，测试接口a3与被测电解槽进水口a3’相连，测试接口a4与被测电解槽出水口a4’相连。
110.当被测对象为燃料电池时，将测试接口b1与被测燃料电池氢气进口b1’相连，测试接口b2与被测燃料电池氢气出口b2’相连，测试接口b3与被测燃料电池空气进口b3’相连，测试接口b4与被测燃料电池空气出口b4’相连，测试接口b5与被测燃料电池冷却水进口b5’相连，测试接口b6与被测燃料电池冷却水出口b6’相连。
111.s3，连接测试系统内部的测试接口，具体地，
112.当被测对象为电解槽时，将测试接口b1和测试接口b2相连，测试接口b3和测试接口b4相连。
113.当被测对象为燃料电池时，将测试接口a3和测试接口a4相连。
114.s4，切换测试系统中所有开关阀的状态。
115.当被测对象为电解槽时，将开关阀108关闭，开关阀207打开，开关阀209关闭，开关阀312关闭，开关阀318打开，开关阀407打开，开关阀409关闭，开关阀501关闭，开关阀502关闭。
116.当被测对象为燃料电池时，将开关阀108打开，开关阀207关闭，开关阀209打开，开关阀312打开，开关阀318关闭，开关阀407关闭，开关阀409打开，开关阀501打开，开关阀502打开。
117.s5，开始进行测试。
118.当被测对象为电解槽时，电解槽的性能依据氢气采样单元和氧气采样单元的监测结果，并结合电解槽进出口水、氢气的温度压力和施加在电解槽两端的电流数据来综合衡量。
119.当被测对象为燃料电池时，燃料电池的性能依据燃料电池两端的氢气、空气以及
水的压力、温度变化和燃料电池两端负载变化来综合衡量。
120.需要说明的是，本发明的测试系统只针对测试过程中p&id(工艺流程)进行设计，并不包含测试过程中电控和负载的部分。
121.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种适用于质子交换膜电解槽和燃料电池的测试系统，其特征在于，所述测试系统具有可切换的电解槽测试状态和燃料电池测试状态；所述测试系统包括氢水子系统、氢气处理子系统、氧水子系统、氧气处理子系统以及恒温水子系统；当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述氢水子系统用于对所述被测电解槽产生的湿氢气进行气水分离；所述氢气处理子系统用于对所述氢水子系统分离出的氢气进行采样和监测；所述氧水子系统用于向所述被测电解槽提供去离子水以及对所述被测电解槽产生的湿氧气进行气水分离；所述氧气处理子系统用于对所述氧水子系统分离出的氧气进行采样和监测；当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述氢水子系统用于向所述被测燃料电池提供湿氢气；所述氢气处理子系统用于对所述被测燃料电池排出的湿氢气进行气水分离和排空；所述氧水子系统用于向所述被测燃料电池提供湿空气；所述氧气处理子系统用于对所述被测燃料电池排出的湿空气进行气水分离和排空；所述恒温水子系统用于将所述被测燃料电池保持在预定温度范围内。2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述氢水子系统包括：第一分离罐；与所述第一分离罐分别连通的第一电解槽测试接口、第一燃料电池测试接口、第一去离子水进水口去离子水进口、第一氢气进口和第一排水口；以及连通于所述第一氢气进口与所述第一分离罐之间的第一开关阀；其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第一开关阀关闭，所述第一电解槽测试接口与所述被测电解槽的氢气出口连通，所述第一燃料电池测试接口与所述氢气处理子系统连通；当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第一开关阀打开，所述第一电解槽测试接口悬空，所述第一燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的氢气进口连通。3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述氢水子系统还包括：与所述第一分离罐连接的第一加热器；连通于所述第一电解槽测试接口与所述第一分离罐之间的第一温度传感器、第一压力传感器、第一单向阀；连通于所述第一燃料电池测试接口与所述第一分离罐之间的第二温度传感器、第二压力传感器；连通于所述第一去离子水进水口去离子水进口与所述第一分离罐之间的第二单向阀；连通于所述第一排水口与所述第一分离罐之间的第二开关阀。4.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述氢气处理子系统包括：第二分离罐；与所述第二分离罐分别连通的第二燃料电池测试接口、第二排水口和第一背压阀；连通于所述第二燃料电池测试接口与所述第二分离罐之间的第一热交换器；与所述第一背压阀分别连通的第三开关阀、第四开关阀和第二单向阀，所述第三开关阀、第四开关阀和第三单向阀分别与相互连通的氢气排空口和第三排水口相连通；以及连通于所述第三开关阀与所述氢气排空口之间的氢气采样单元；
其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第三开关阀打开，所述第四开关阀关闭，所述第二电燃料电池解槽测试接口与所述氢水子系统连通；当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第三开关阀关闭，所述第四开关阀打开，所述第二电解槽燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的氢气出口连通。5.如权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述氢气处理子系统还包括：连通于所述第二燃料电池测试接口与所述第一热交换器之间的第三温度传感器、第三压力传感器；连通于所述第二排水口与所述第二分离罐之间的第五开关阀；连通于所述第三排水口与所述氢气排空口之间的第一疏水阀。6.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述氧水子系统包括：第三分离罐；与所述第三分离罐分别连通的第二电解槽测试接口、第三电解槽测试接口、第三燃料电池测试接口、第二去离子水进口、第一空气进口和第四排水口；连通于所述第一空气进口与所述第三分离罐之间的第六开关阀；以及连通于所述第二电解槽测试接口与所述第三分离罐之间的水泵；其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第六开关阀关闭，所述第二电解槽测试接口与所述被测电解槽的进水口连通，所述第三电解槽测试接口与所述被测电解槽的出水口连通，所述第三燃料电池测试接口与所述氧气处理子系统连通；当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第六开关阀打开，所述第二电解槽测试接口与所述第三电解槽测试接口连通，所述第三燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的空气进口连通。7.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述氧水子系统还包括：连通于所述水泵的出口与所述第三分离罐之间的第七开关阀、去离子器和第四单向阀；以及与所述第三分离罐连通的电导率传感器。8.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述氧水子系统还包括：连通于所述第二电解槽测试接口与所述水泵之间的第二热交换器、第二加热器、第四温度传感器、第四压力传感器；连通于所述第三电解槽测试接口与所述第三分离罐之间的第五温度传感器、第五压力传感器和第五单向阀；连通于所述第三燃料电池测试接口与所述第三分离罐之间的第六温度传感器、第六压力传感器；连通于所述第二去离子水进水口去离子水进口与所述第三分离罐之间的第六单向阀；连通于所述第四排水口与所述第三分离罐之间的第八开关阀。9.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述氧气处理子系统包括：第四分离罐；与所述第四分离罐分别连通的第四燃料电池测试接口、第五排水口和第二背压阀；连通于所述第四燃料电池测试接口与所述第四分离罐之间的第三热交换器；与所述第二背压阀分别连通的第九开关阀、第十开关阀和第七单向阀，所述第九开关
阀、第十开关阀和第七单向阀与相互连通的氧气排空口和第六排水口相连通；以及连通于所述第九开关阀与所述氧气排空口之间的氧气采样单元气采样单元；其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第九开关阀打开，所述第十开关阀关闭，所述第四燃料电池测试接口与所述氧水子系统连通；当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第九开关阀关闭，所述第十开关阀打开，所述第四燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的空气出口连通。10.如权利要求9所述的测试系统，其特征在于，所述氧气处理子系统还包括：连通于所述第四燃料电池测试接口与所述第三热交换器之间的第七温度传感器、第七压力传感器；连通于所述第五排水口与所述第四分离罐之间的第十一开关阀；连通于所述第六排水口与所述氧气排空口之间的第二疏水阀。11.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述恒温水子系统包括：第五燃料电池测试接口和第六燃料电池测试接口；连通于恒温水进口与所述第五燃料电池测试接口之间的第十二开关阀；以及连通于恒温水出口与所述第六燃料电池测试接口之间的第十三开关阀；其中，当所述测试系统处于电解槽测试状态时，所述第十二开关阀和第十三开关阀关闭，所述第五燃料电池测试接口和第六燃料电池测试接口悬空；当所述测试系统处于燃料电池测试状态时，所述第十二开关阀和第十三开关阀打开，所述第五燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的冷却水进口连通，所述第六燃料电池测试接口与所述被测燃料电池的冷却水出口连通。

技术总结
本发明提供一种适用于质子交换膜电解槽和燃料电池的测试系统，包括氢水子系统、氢气处理子系统、氧水子系统、氧气处理子系统及恒温水子系统；当测试电解槽时，氢水子系统对电解槽产生的湿氢气进行气水分离；氢气处理子系统对分离出的氢气采样监测；氧水子系统向电解槽提供去离子水并对电解槽产生的湿氧气进行气水分离；氧气处理子系统对分离出的氧气采样监测；当测试燃料电池时，氢水子系统向燃料电池提供湿氢气；氢气处理子系统对燃料电池排出的湿氢气进行气水分离和排空；氧水子系统向燃料电池提供湿空气；氧气处理子系统对燃料电池排出的湿空气进行气水分离和排空；恒温水子系统保持燃料电池的温度。本发明兼容电解槽和燃料电池测试功能。料电池测试功能。料电池测试功能。


技术研发人员：邵恒 周峰 唐厚闻
受保护的技术使用者：上海氢晨新能源科技有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/10/19