(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210627372.1 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 浙江氢途科技有限公司 地址 311100 浙江省杭州市余杭区仓前街 道景兴路999号8幢201-14室 (72)发明人 王琦　黄蓉　鲍晓旸　郭志阳　 (74)专利代理 机构 北京志霖恒远知识产权代理 有限公司 1 1435 专利代理师 张荣鑫 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) H01M 8/04119(2016.01) (54)发明名称 一种燃料电池水气分离 器测试装置及方法 (57)摘要 本发明提出了一种燃料电池水气分离器测 试装置及方法， 包括蒸汽发生器、 换热器、 蒸汽温 度调节机构、 水汽混合装置、 比例阀、 氢气循环 泵、 待测水气分离器、 工业级水气分离器、 第一集 水器和第二集水器； 使用蒸汽发生器提供高温饱 和水蒸气， 经冷却换热达到指定温度后供入混合 装置与氢气混合， 混合后的气体状态更接近电堆 阳极出口的气体状态， 水气分离器性能验证结果 更加有效； 经待测水气分离器后， 进入工业级水 气分离器， 将水气完全分离， 完全分离出来的气 体进入循环泵， 与新氢汇流进入后续测试， 提高 了氢气利用率。 通过待测水气分离器及工业级水 气分离器分水量， 计算分水效率。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115265639 A 2022.11.01 CN 115265639 A 1.一种燃料电池水气分离器测试装置， 其特征在于： 包括蒸汽发生器 （1） 、 换热器 （2） 、 蒸汽温度调节机构、 水汽混合装置 （8） 、 比例阀 （11） 、 氢气循环泵 （12） 、 待测水气分离器 （15） 、 工业级水气分离器 （17） 、 第一 集水器 （18） 和第二 集水器 （20） ； 所述蒸汽发生器 （1） 的输入端与水源相连接， 所述蒸汽发生器 （1） 的输出端与所述换热 器 （2） 的热端入口相连接； 所述换热器 （2） 的冷端进出口与蒸汽温度调 节机构相连接， 所述换热器 （2） 的热端出口 与所述水汽混合装置 （8） 的输入端相连接； 所述水汽混合装置 （8） 的输出端与所述待测水气分离器 （15） 的输入端相连接； 所述待 测水气分离器 （15） 的气体输出端与所述工业级 水气分离器 （17） 的输入端相连接， 所述待测 水气分离器 （15） 的液体输出端与第一 集水器 （18） 相连接； 所述工业级水气 分离器 （17） 的气体输出端与所述氢气循环泵 （12） 的输入端相连接， 所 述工业级水气分离器 （17） 的液体输出端与第二 集水器 （20） 相连接； 所述氢气循环泵 （12） 的输出端与水汽混合装置 （8） 的输入端相连接； 所述比例阀 （11） 的输入端与氢气气源相连接， 所述比例阀 （11） 的输出端与所述氢气循环泵 （12） 的输入端相 连接。 2.如权利要求1所述的一种燃料电池水气分离器测试装置， 其特征在于： 所述蒸汽温度 调节机构包括水泵 （3） 、 散热器 （4） ， 水箱 （6） ， 所述水箱 （6） 的输入端与水源相连接， 所述水 箱 （6） 的输出端与换热器 （2） 的冷端出口汇流后与所述水泵 （3） 的输入端相连接， 所述水泵 （3） 的输出端与散热器 （4） 的输入端相连接， 所述散热器 （4） 的输出端与换热器 （2） 的冷端入 口相连接 。 3.如权利要求2所述的一种燃料电池水气分离器测试装置， 其特征在于： 所述水箱 （6） 上设有用于测量水箱 （6） 内液位高度的第一液位传感器 （7） ， 所述散热器 （4） 的输出端设有 用于测量散热器 （4） 输出端水温的第一温度传感器 （5） 。 4.如权利要求1所述的一种燃料电池水气分离器测试装置， 其特征在于： 所述水汽混合 装置 （8） 上设有用于测量水汽混合装置 （8） 内水汽温度的第二 温度传感器 （10） ； 所述水汽混 合装置 （8） 上设有用于测量水汽混合装置 （8） 内水汽压力的第一压力传感器 （9） 。 5.如权利要求1所述的一种燃料电池水气分离器测试装置， 其特征在于： 所述待测水气 分离器 （15） 上设有用于测量待测水气分离器 （15） 内液态水液位高度的第二液位传感器 （151） ， 所述待测水气分离器 （15） 的输出端上设有电磁阀 （152） ， 所述第二液位传感器 （151） 与电磁阀 （152） 之间电性连接 。 6.如权利要求1所述的一种燃料电池水气分离器测试装置， 其特征在于： 所述水汽混合 装置 （8） 的输出端上设有用于检测水汽混合装置 （8） 输出端气体压力的第二压力传感器 （14） ； 所述待测水气分离器 （15） 的气体输出端设有用于检测待测水气分离器 （15） 气体输出 端气体压力的第三压力传感器 （16） 。 7.如权利要求1所述的一种燃料电池水气分离器测试装置， 其特征在于： 所述氢气循环 泵 （12） 的输出端上设有用于检测氢气循环泵 （12） 输出端气体流 量的浮子流 量计 （13） 。 8.如权利要求1所述的一种燃料电池水气分离器测试装置， 其特征在于： 所述第 一集水 器 （18） 上设有用于测量第一集水器 （18） 内水分重量的第一称 重传感器 （19） ， 所述第二集水 器 （20） 上设有用于测量第二 集水器 （20） 内水分重量的第二称重传感器 （21） 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115265639 A 29.一种燃料电池水气分离器测试 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 水源中的去离 子水经过蒸汽发生器 （1） 产生高温饱和水蒸气； S2、 高温饱和水蒸气由换热器 （2） 的热端入口进入， 与换热器 （2） 中的冷端介质进行换 热； 通过蒸汽温度调节机构调节换热器的冷端介质的温度， 使得高温饱和水蒸气换热后达 到预设温度； S3、 经过换热后 饱和水蒸气进入水汽混合装置 （8） 中； 氢气气源中的低温氢气依次经过 比例阀 （11） 、 氢气循环泵 （12） 进入 水汽混合装置 （8） ， 水汽混合装置中饱和水蒸气和氢气混 合得到混合气体； 检测水汽混合装置 （8） 中混合气体的温度和压力； S4、 当水汽混合装置 （8） 中混合气体的温度和压力达 到预设值时， 进行 水气分离测试； S5、 混合气体经过待测水气分离器 （15） 进行第一次水气分离； 第一次水气分离后的液 态水在待测水气分离器 （15） 内 收集； 第一次分离后的混合气体离开待测水气分离器 （15） 进 入工业级 水气分离器 （17） 进 行二次水气分离； 第二次水气分离后的液态水排至第二集水器 （20） 收集； 第二次水气分离后的气体与S3中的低温氢气混合， 共同经 过氢气循环泵 （12） ； S6、 当待测水气分离器 （15） 内液态水的液位达到预设高度时， 开启电磁阀 （152） 将液态 水排至第一集水器 （18） ； 测得第一集水器 （18） 中的液态水质量和第二集水器 （20） 中的液态 水质量， 得 出待测水气分离器 （15） 的分水效率； S7、 标定待测水气 分离器 （15） 单次排空液态水的时长以及排空液态水后再次达到预设 高度的时长， 从而标定待测水气分离器 （15） 的排水 频率。 10.如权利要求9所述的一种燃料电池水气分离器测试方法， 其特征在于， 步骤S2中通 过蒸汽温度调节机构调节换热器的冷端介质的温度的具体过程如下： 水源中的去离子水进 入水箱 （6） 中， 水箱 （6） 中的水从输出端流出与换热器 （2） 的冷端出口的水汇流后共同通过 水泵 （3） ， 进入散热器 （4） 进行冷却， 冷却 后的水由换热器 （2） 冷端入口进行， 作为换热器 （2） 中的冷端介质。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115265639 A 3