燃料電(diàn)池教學實驗(yàn)平台,燃料電池教學實驗裝置
2025-12-27 09:52
質子交(jiāo)換膜燃料電池是一種將燃料氫氣作為還原劑與空氣中的氧氣作為氧化劑進(jìn)行電化反應,並將化學能直接轉換成電能的高效(xiào)發電裝置(化學反應式為H2+1/2O2® H2O)。燃料電池可以作為發電站或車輛的動(dòng)力源。燃料電池與內燃機相比,最突出的優點是高的能量轉化效率和極低的環境汙染,在現實生活中(zhōng)電能是一種清潔的能源,因(yīn)此燃料電池輸(shū)出的是清潔的能源。
為響應國家節能減排號召,促進新能源生力軍健康、和諧發展,針對廣大(dà)院校需求,我司研製並生產了《燃料電池發電教學實訓(xùn)係統》。
應(yīng)用(yòng)範圍:主要麵向職高、大學(xué)、研究生、以燃料(liào)電池發電(diàn)為主課題的研(yán)究和培訓。
係(xì)統由自(zì)吸式PEM燃料電池(chí)堆(duī)、金屬氫化物氫瓶及其組件燃料電池控製器、高純度氫氣發生器,直流線(xiàn)性負載,交(jiāo)流線性負載,直流感性負載和測試儀表組成。
| 編號 | 組件 | 說明(míng) | ||
| 1 | 自吸式PEM燃料電(diàn)池堆 | 用來作為電能的輸出 | ||
| 2 | 金屬氫化物氫瓶及其組件 | 用來(lái)給燃料電池提供(gòng)氫燃料 | ||
| 3 | 線性負載電流表 | 用來測量直流負載電流 | ||
| 4 | 線性負載電壓表 | 用來(lái)測量直流負載(zǎi)電壓 | ||
| 5 | 交流電壓表 | 用來測量交流離網、並網運行過程中負載電(diàn)壓 | ||
| 6 | 交流(liú)電流表 | 用來(lái)測量交流離(lí)網、並(bìng)網運行過程(chéng)中負載電流(liú) | ||
| 7 | 計時器 | 用來累計氫瓶(píng)使用時間(jiān) | ||
| 8 | 溫度表 | 用來(lái)反映電堆周圍環(huán)境溫度 | ||
| 9 | 線性電阻負載箱 | 用來作為阻性負載(zǎi) | ||
| 10 | 電機/軸流風扇 | 用來作為感性負載 | ||
| 編號 | 組件 | 說明 | ||
| 1 | DC/DC電源模塊(9V) | 儀表供電 | ||
| 2 | DC/DC電源模塊(12V) | 將燃料電池輸出波動直流電(diàn)轉化為(wéi)12V直(zhí)流電 | ||
| 3 | 燃料電池控製(zhì)器 | 控製燃料電池(chí)風扇轉速和定時(shí)排氣 | ||
二、各部件參數
◆ 燃料電池燃料電池是本教學平台的核心組成部分,將氫瓶供給的氫氣轉(zhuǎn)換成(chéng)電能,供負載使用。
產品優勢(shì):具有重量輕,體積小,便於攜帶;靜音設計;結構簡單,可靠性高(gāo):啟動速度快,響應時間短,適合於各種(zhǒng)應用環境;環境適應性好,適應各(gè)種天氣變化;
其規格如下:
◆ 電池功率為50W;
◆ 開路電壓為15~30V;
◆ 工作電壓為11V時,電流為4.15A,電(diàn)池溫度為41.5℃;
◆ 風機電壓為10.5V;
◆ 尾氣排放閥排氣間隔為12秒,每(měi)次排氣時間(jiān)為0.3秒。
燃料電池安裝要(yào)注意通風,確保空氣順暢流通,有助與反應空氣的吸入和電池的散熱。安裝時(shí)將(jiāng)燃料電池平(píng)放,風(fēng)扇朝上,散熱口(kǒu)朝下,尾氣排放口通過排氣管接電池閥,接上燃料氣瓶即(jí)可發電。
金屬氫化物氫瓶
◆ 金屬氫化物氫瓶用來給(gěi)燃料電(diàn)池供應(yīng)燃(rán)料,其規格為(wéi):
◆ 貯氫容量( 20℃): 100L
◆ 放氫流速( 20℃): >100L/min
◆ 放氫壓力( 20℃): ≥0.3MPa
◆ 使用環境溫度:0~60℃
◆ 產品氫純(chún)度:99.99%~99.9999%
◆ 原料氫: ≥98%(普通工業(yè)氫)
◆ 充氫壓力:2.0~3.0MPa
◆ 充(chōng)氫環境(jìng)溫度:0~40℃
◆ 熱交換(huàn)方式:空(kōng)氣自然對流或強製對(duì)流
◆ 重量:2.5kg
◆ 外形尺寸:長350mm,直徑90mm
◆ 金屬氫化物氫瓶具體使用規則見附件(jiàn)B。
鋼瓶(帶減壓閥門和壓(yā)力表)
用來給金屬氫化(huà)物(wù)充氣,使用使要符合氫氣(qì)使用安全技術規程(GB 4962-85) 。
本(běn)實驗係統可以使用如下規格瓶裝(zhuāng)氫氣:
◆ 容(róng)積:1L
◆ 壓(yā)力:15MPa
◆ 氫氣(qì)純(chún)度:99.999%高純氫
◆ 減壓器規格:輸入(rù)壓力(lì)(0-25MPa)
輸出壓力(0-0.16MPa)連續可調
◆ 充氫具體操作見附件C。
高純氫氣發生(shēng)器
u 輸出(chū)流量 ZH-300(0~300ml/min)
u 功率 SY-300(150W)
u 輸出壓力 0~0.4 MPa
u 電源電壓
u 交流220V±10%; 50Hz±5%
u 工作條件(jiàn)
u 溫度:5~42℃
u 相對濕度:≤85%;
儀表(biǎo)
電流表:平台設有2個電流表,量程和誤差(chà)分別為AC 5A和DC 20A±0.2%。用來測(cè)量燃料電池輸出電流和(hé)交流電流。
電壓(yā)表:平台(tái)設有2個電壓(yā)表,量程和誤差分別為AC 500V和DC 50V±0.2%。用來(lái)測量燃料電池輸出電壓、負載電壓和交流輸出電壓。
計時器:本教學(xué)平台共有1個計時器,量程為100小時(shí),主要(yào)用來(lái)累計氫瓶使用(yòng)時間,以便準時充(chōng)氣。當開啟電堆時按下計(jì)時器的計時按鈕,關閉電堆前按停止按鈕保存數據,清(qīng)除累計時間可按清(qīng)除按鈕。
溫度表:本教學平台有1個溫度表(biǎo),量程和誤差分別是-19.9~99.9℃和±1%。用來反映環境(jìng)溫度。
負載
線性負載(zǎi):是一(yī)個變阻(zǔ)箱,阻值變換範圍為0~1999歐(ōu)姆,阻值最小變化值為0.1歐姆;最大可承受功率為10W。
感性負載:是一個額定電壓為12-24V,轉速為200r/min的減速電機。
DC/AC
本平台共有2個DC/AC電源模塊。
1. DCW300-12S12(1個):將燃料電池發出的直流19V電能轉換(huàn)為AC220V±5%的交(jiāo)流電壓,為負載和其他供(gòng)電。技術參數(shù):輸入電(diàn)壓範圍9~18V,輸出電壓Ac220V,輸出電(diàn)流1.2A,輸出功率300W。
2. DCN200-12S09(1個):將10-28V直流(liú)電壓(yā)轉換為186~260V±5%的交(jiāo)流電壓,向電網進行(háng)反向送電(並網)。
並網技術參數:
◆ AC標準電壓範圍: 90V-140V/180V-260VAC
◆ AC頻(pín)率範圍(wéi): 55Hz~63Hz/45Hz~53Hz
◆ 輸出電流總諧波失真: THDIAC <5%
◆ 相 位 差(chà): <1%
◆ 島效應保(bǎo)護: VAC;f AC
◆ 輸出短路(lù)保(bǎo)護: 限流
◆ 顯示(shì)方式: LED
◆ 待機功耗: <2W
◆ 夜(yè)間功耗: <1W
◆ 環境溫度範圍: -25 ℃~60℃
◆ 環境濕度(dù): 0~99%(Indoor Type Design)
離網技(jì)術參數
◆ 直流輸入電壓:11~21VDC
◆ 額定輸出功(gōng)率(lǜ):300W
◆ 輸出電壓:110/220VAC根據客戶要求訂製
◆ 輸出波形:純正弦波
◆ 輸出頻率:50Hz
◆ 工(gōng)作效率:85%
◆ 功率因數:>0.88
◆ 波形(xíng)失真率≤5%
◆ 工作環境:溫度-20℃~50℃
◆ 相對濕(shī)度:﹤90﹪(25℃)
◆ 保護功能:極性反接、短路、過熱、過載保護
本平(píng)台共有4個DC/DC電源模塊。
1. DC-DC05(4個):將燃料電池發出的直(zhí)流電能轉(zhuǎn)換為DC3.3V、5.0V、9.0V、12V的直(zhí)流電(diàn)。
◆ 輸入(rù)電壓:DC1.5-32V
◆ 輸出(chū)電壓:DC1.25-30V連續可調
平台監控及數據分析單元:
本單元為(wéi)采集燃料電池數據信息而設,配置(zhì)一台工控一體主機,通過CAN/485通信端口將燃料電池進氣壓力、進氣流量、氫氣濃度、排氣間隔、燃料電池工作電(diàn)壓、電流、功率、溫度、風(fēng)機轉速等相關信息進行采集匯總,並做出有效分析(xī),並生成曲線圖供(gòng)參(cān)考。采(cǎi)集的數據可長期保存在計算機中、隨(suí)時可(kě)以調取數據信息。
三、MY-PV05A燃(rán)料電池發電實驗(yàn)裝置-實驗項目:
實驗1、燃料電池能量轉(zhuǎn)換原理實驗;
實驗2、反應條件對燃料電池堆性能影響實驗;
實驗(yàn)3、燃料電池堆負載實(shí)驗;
實驗4、燃料電池堆在恒定負載(zǎi)條件下V-I、P-I特性實(shí)驗;
實驗5、燃料電池堆在變化負(fù)載條件下V-I、P-I特(tè)性實驗;
實驗6、電力電子轉換實驗;
實驗7、燃料電池驅動線性負載實(shí)驗;
實驗8、燃料電(diàn)池驅(qū)動(dòng)LED陣列實驗;
實驗9、燃料電池驅動電機實驗;
實驗10、燃料電池燃料電池對(duì)移(yí)動設備供(充)電實驗(yàn)
實驗11、燃(rán)料電池燃料電池驅動感性負載實驗;
實驗12、燃(rán)料電池燃料(liào)電池驅動並網模塊並網實驗;
實驗13、線形負(fù)載和燈泡負載電堆性能實驗。
實驗14、恒值負載電堆性能實驗。
實驗15、不同溫(wēn)度電堆性能曲線實驗。
實(shí)驗16、不同壓力電堆性能曲(qǔ)線實(shí)驗。
實驗17、不同尾氣排放量電堆性能曲線實(shí)驗。
實驗(yàn)18、最(zuì)佳(jiā)電(diàn)堆性能曲線實驗。
實驗19、不同類型電堆(duī)性能評價實驗。






