一、概述:
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)控制單元是整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的核心部分,通過(guò)控制燃料電池堆的溫度、氫氣壓力、空氣風(fēng)量和尾氣排放,實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的熱管理和水管理。針對(duì)不同負(fù)載,可研究恒電流、恒電壓、恒功率、恒電阻等多種方式下的電堆特性,繪制相應(yīng)的特性曲線。通過(guò)調(diào)整和優(yōu)化控制變量,確定最優(yōu)操作條件,獲得最佳的系統(tǒng)輸出性能。針對(duì)不同類型電堆,通過(guò)比較電堆特性曲線,評(píng)價(jià)電堆性能。
二、定位及特色:
1、實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的電壓、電流、功率、氫氣流量、氫氣壓力、電堆溫度、風(fēng)扇電壓、環(huán)境溫度的檢測(cè)與顯示。
2、實(shí)現(xiàn)電堆溫度和尾氣排放控制。
3、制定燃料電池性能測(cè)試規(guī)則,建立電堆性能評(píng)價(jià)模型。
4、設(shè)計(jì)制作全檢測(cè)型燃料電池性能分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)。
5、電堆功率100W,儀表由系統(tǒng)獨(dú)立12V 供電,系統(tǒng)耗氫1.5L/min,Labview 顯示界面編程。
6、線性負(fù)載60W、可選電子負(fù)載300W、阻性負(fù)載(LED陣列)50W。
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:
1、線形負(fù)載和燈泡負(fù)載電堆性能實(shí)驗(yàn)
2、恒值負(fù)載電堆性能實(shí)驗(yàn)
3、不同溫度電堆性能曲線實(shí)驗(yàn)
4、不同壓力電堆性能曲線實(shí)驗(yàn)
5、不同尾氣排放量電堆性能曲線實(shí)驗(yàn)
6、最佳電堆性能曲線實(shí)驗(yàn)
7、不同類型電堆性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)
四、燃料電池測(cè)試與管理:
1、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的熱管理和水管理
針對(duì)風(fēng)冷型燃料電池堆,通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)扇電壓,改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,控制電堆溫度;針對(duì)水冷型燃料電池堆,通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)水泵電壓,改變冷卻水流量,控制電堆溫度,實(shí)現(xiàn)電堆的熱管理。設(shè)定電磁閥開(kāi)閉周期和占空比,調(diào)節(jié)尾氣排放量,控制電堆內(nèi)部濕度,實(shí)現(xiàn)電堆水管理。
2、燃料電池堆的特性研究
應(yīng)用所提供的線形負(fù)載(變阻器)和燈泡負(fù)載,通過(guò)觀察顯示儀表,初步了解電堆的電流、電壓和功率特性。利用所提供的電子負(fù)載,進(jìn)行恒電流、恒電壓、恒功率和恒電阻實(shí)驗(yàn),繪制不同負(fù)載變化下的V-I 和P-I 曲線,研究電堆的輸出特性。燃料電池堆V-I 曲線繪制,空冷型燃料電池堆V-I 曲線。
3、燃料電池堆的性能優(yōu)化
調(diào)節(jié)精密減壓閥,控制氫氣進(jìn)氣壓力;調(diào)節(jié)風(fēng)扇電壓或冷卻水流量,控制電堆溫度;調(diào)節(jié)尾氣排放量??刂齐姸褲穸?。通過(guò)比較不同功率變化下的V-I 曲線,確定最優(yōu)操作條件,獲得相同系列電堆的最佳系統(tǒng)輸出性能曲線。
4、燃料電池堆的性能評(píng)價(jià)
對(duì)于不同類型的燃料電池堆,在確定最優(yōu)操作條件基礎(chǔ)上,比較最佳性能輸出曲線,劃分功率輸出段,分析計(jì)算極化壓降、歐姆壓降和濃差壓降的形狀、斜率和變化幅值,確定各功率段性能曲線的陡降點(diǎn)。檢測(cè)各曲線陡降點(diǎn)V-I值,利用所建立的電堆性能評(píng)價(jià)模型,評(píng)價(jià)電堆各功率段性能。電堆最佳性能曲線比較結(jié)果和性能評(píng)價(jià)模型。