阅读说明：本技术 一种用于质子交换膜燃料电池的监测系统 (Monitoring system for proton exchange membrane fuel cell ) 是由 刘加国 王庆 齐向 高山 宋衍国 贺光学 叶俊 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用于质子交换膜燃料电池的监测系统,包括：微传感器、信号处理模块、气体检测模块、数据分析模块和中央控制单元；所述微传感器、气体检测模块均与质子交换膜燃料电池连接；所述微传感器与所述信号处理模块连接；所述气体检测模块与数据分析模块连接；所述信号处理模块、数据分析模块均与中央控制单元连接。本发明本系统通过对质子交换膜的性能衰减进行检测,从而判断燃料电池的老化情况；除环境因素外还考虑到杂质气体的毒化作用,提高了质子交换膜燃料电池的使用安全性。(The invention provides a monitoring system for a proton exchange membrane fuel cell, comprising: the system comprises a micro sensor, a signal processing module, a gas detection module, a data analysis module and a central control unit; the micro sensor and the gas detection module are both connected with the proton exchange membrane fuel cell; the micro sensor is connected with the signal processing module; the gas detection module is connected with the data analysis module; and the signal processing module and the data analysis module are both connected with the central control unit. The system of the invention detects the performance attenuation of the proton exchange membrane, thereby judging the aging condition of the fuel cell; besides environmental factors, the poisoning effect of impurity gases is also considered, and the use safety of the proton exchange membrane fuel cell is improved.)

一种用于质子交换膜燃料电池的监测系统

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种用于质子交换膜燃料电池的监测系统。

背景技术

随着燃料电池技术的发展，燃料电池在固定式发电领域具有广阔的应用前景。质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用氢气和氧气作为阳极燃料和阴极氧化物，使用固体电解质膜作为阴阳极的隔膜并传输质子。使用寿命寿命是制约PEMFC商业化应用的主要障碍，故开发PEMFC的性能衰减的在线监测系统具有重要意义。

经过科学研究，导致PEMFC寿命衰减的原因主要有：气体渗透、环境温湿度的影响、杂质气体对质子交换膜产生一定的毒化作用。

专利CN201910314079公开了一种质子交换膜燃料电池电堆反应状态在线检测系统及其应用，用于电堆反应时总管内反应气体和冷却水分配不均匀影响整个电池的使用寿命的问题检测，上述系统仅适用燃料电池电堆反应状态的检测，而没有对单个PEMFC的性能进行检测，且未考虑到杂质气体的检测，对于检测PEMFC性能方面未考虑全面。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种用于质子交换膜燃料电池的监测系统，以解决上述技术问题。

本发明提供一种用于质子交换膜燃料电池的监测系统，包括：微传感器、信号处理模块、气体检测模块、数据分析模块和中央控制单元；所述微传感器、气体检测模块均与质子交换膜燃料电池连接；所述微传感器与所述信号处理模块连接；所述气体检测模块与数据分析模块连接；所述信号处理模块、数据分析模块均与中央控制单元连接；所述信号处理模块包括差分放大电路和A/D转换电路，所述差分放大电路与A/D转换电路连接。

进一步地，所述气体检测模块包括二氧化硫传感器、碳氢化合物传感器和氯化氢传感器，上述气体传感器可检测质子交换膜燃料电池内气体成分和浓度。

进一步的，所述微传感器包括空气温度传感器、空气湿度传感器和空气压力传感器，上述微传感器可测量质子交换膜燃料电池内的空气的温度、湿度和气压。

优选的，所述系统还包括通讯模块和显示模块，所述显示模块通过通讯模块与中央控制单元无线通信连接，所述通讯模块与中央控制单元连接。

此步优选方案的目的是为了将监测的结果显示出来，方便相关工作人员进行维护。

优选的，所述系统还包括报警模块，所述报警模块与中央控制单元连接。

此步优选方案的目的是为了预防燃料电池老化带来的危险事故，在监测燃料电池衰减到一定程度时，发出报警提醒相关工作人员进行查看。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的一种用于质子交换膜燃料电池的监测系统，本系统通过对燃料电池内空气的温度、湿度和气压进行检测，气体检测对杂质气体的成分浓度进行检测，能够监测质子交换膜燃料电池的性能衰减情况，即通过考虑质子交换膜的毒化影响来检测质子交换膜燃料电池的老化情况，提高质子交换膜燃料电池的使用安全性。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例的系统的结构示意图；

图2是本申请一个实施例的系统的结构示意图；

图3是本申请一个实施例的系统的结构示意图；

其中，1、微传感器；2、信号处理模块；3、气体检测模块；4、数据分析模块；5、中央控制单元；6、差分放大电路；7、A/D转换电路；8、二氧化硫传感器；9、碳氢化合物传感器；10、氯化氢传感器；11、空气温度传感器；12、空气湿度传感器；13、空气压力传感器；14、通讯模块；15、显示模块；16、报警模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于质子交换膜燃料电池的监测系统，包括：微传感器1、信号处理模块2、气体检测模块3、数据分析模块4和中央控制单元5；所述微传感器1、气体检测模块3均与质子交换膜燃料电池连接；所述微传感器1与所述信号处理模块2连接；所述气体检测模块3与数据分析模块4连接；所述信号处理模块2、数据分析模块4均与中央控制单元5连接；所述信号处理模块2包括差分放大电路6和A/D转换电路7，所述差分放大电路6与A/D转换电路7连接；所述气体检测模块3包括二氧化硫传感器8、碳氢化合物传感器9和氯化氢传感器10；所述微传感器1包括空气温度传感器11、空气湿度传感器12和空气压力传感器13。

系统启动后，一方面，二氧化硫传感器8、碳氢化合物传感器9和氯化氢传感器10不断检测燃料电池中是否有二氧化硫、碳氢化合物和氯化氢这些气体，并将检测的信号发送至信号处理模块2，经由差分放大电路6和A/D转换电路7进行信号放大处理和数模转换后，发送到中央控制单元5进行进一步分析处理，若检测到有二氧化硫、碳氢化合物和氯化氢上述气体，则在上述杂质气体的毒化作用下质子交换膜的性能衰减，从而判断质子交换膜燃料电池性能衰减。

另一方面，所述空气温度传感器11、空气湿度传感器12和空气压力传感器13分别接收温度、湿度和气压数据，上述数据在数据分析模块4分析处理后发送到中央控制单元5进行进一步分析处理，当前空气温度、湿度和气压与质子交换膜最适宜的空气环境作比较，判断当前燃料电池空气对于质子交换膜的是否有影响，从而得出对燃料电池性能衰减是否有影响，以及影响大小。

实施例2

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上增加了通讯模块14和显示模块 15，所述显示模块15通过通讯模块14与中央控制单元5无线通信连接，所述通讯模块14与中央控制单元5连接。

系统启动后，中央控制单元5将监测结果通过通讯模块14上传至显示模块 15，实现燃料电池监测系统的远程监控。

实施例3

如图3所示，本实施例在实施例2的基础上增加了报警模块16，所述报警模块16与中央控制单元5连接。

系统启动后，若检测到燃料电池有性能衰减情况，则中央控制单元5控制报警模块16发出报警信息，提醒相关工作人员进行维护。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。