ZY-ZRL081燃料電池教學(xué)實(shí)驗平臺

1、概述
質(zhì)子交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(yīng)，并將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的高效發(fā)電裝置（化學(xué)反應(yīng)式為H2＋1/2O2 H2O）。燃料電池可以作為發(fā)電站或車輛的動力源。燃料電池與內(nèi)燃機(jī)相比，最突出的優(yōu)點(diǎn)是高的能量轉(zhuǎn)化效率和極低的環(huán)境污染，在現(xiàn)實(shí)生活中電能是一種清潔的能源，因此燃料電池輸出的是清潔的能源。
為響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，促進(jìn)新能源生力軍健康、和諧發(fā)展，針對廣大院校需求，我司研制并生產(chǎn)了《燃料電池發(fā)電教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)》。
應(yīng)用范圍：主要面向職高、大學(xué)、研究生、以燃料電池發(fā)電為主課題的研究和培訓(xùn)。
燃料電池教學(xué)實(shí)驗平臺由自吸式PEM燃料電池堆、金屬氫化物氫瓶及其組件燃料電池控制器、直流線性負(fù)載，交流線性負(fù)載，直流感性負(fù)載和測試儀表組成。

本燃料電池教學(xué)實(shí)驗平臺前視圖

2、各部件參數(shù)
◆ 燃料電池
燃料電池是本教學(xué)平臺的核心組成部分，將氫瓶供給的氫氣轉(zhuǎn)換成電能，供負(fù)載使用。
產(chǎn)品優(yōu)勢:具有重量輕，體積小，便于攜帶；靜音設(shè)計；結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高：啟動速度快，響應(yīng)時間短，適合于各種應(yīng)用環(huán)境；環(huán)境適應(yīng)性好，適應(yīng)各種天氣變化；
其規(guī)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，電池溫度為41.5℃；
風(fēng)機(jī)電壓為10.5V；
尾氣排放閥排氣間隔為12秒，每次排氣時間為0.3秒。
燃料電池安裝要注意通風(fēng)，確�？諝忭槙沉魍ǎ�有助與反應(yīng)空氣的吸入和電池的散熱。安裝時將燃料電池平放，風(fēng)扇朝上，散熱口朝下，尾氣排放口通過排氣管接電池閥，接上燃料氣瓶即可發(fā)電。
◆ 金屬氫化物氫瓶
金屬氫化物氫瓶用來給燃料電池供應(yīng)燃料，其規(guī)格為：
貯氫容量（ 20℃）： 500L
放氫流速（ 20℃）： >5L/min
放氫壓力（ 20℃）： ≥0.3MPa
使用環(huán)境溫度：0～60℃
產(chǎn)品氫純度：99.99％～99.9999％
原料氫： ≥98％（普通工業(yè)氫）
充氫壓力：2.0～3.0MPa
充氫環(huán)境溫度：0～40℃
熱交換方式：空氣自然對流或強(qiáng)制對流
重量：4.5kg
外形尺寸：長420mm，直徑50mm
金屬氫化物氫瓶具體使用規(guī)則見附件B。
鋼瓶（帶減壓器）
用來給金屬氫化物充氣，使用使要符合氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程(GB 4962-85) 。
本實(shí)驗系統(tǒng)可以使用如下規(guī)格瓶裝氫氣：
容積：40L
壓力：15MPa
氫氣純度：99.999％高純氫
減壓器規(guī)格：最大輸入壓力（25MPa）
最大輸出壓力（0.25MPa）
充氫具體操作見附件C。
儀表
電流表：本教學(xué)平臺共有1個電流表，量程和誤差分別都是5A和±0.2％。用來測量燃料電池輸出總電流。
電壓表：本教學(xué)平臺共有1個電壓表，量程和誤差分別都是20V和±0.2％。用來測量燃料電池輸出電壓。
功率表：本教學(xué)平臺有3個功率表，量程為：電流輸入5A，電壓輸入25V,功率輸入125W（精度±(0.5％+2個字)），分別用來測量線性負(fù)載，感性負(fù)載，阻性負(fù)載的功率；
計時器：本教學(xué)平臺共有1個計時器，量程為100小時，主要用來累計氫瓶使用時間，以便準(zhǔn)時充氣。當(dāng)開啟電堆時按下計時器的計時按鈕，關(guān)閉電堆前按停止按鈕保存數(shù)據(jù)，清除累計時間可按清除按鈕。
溫度表：本教學(xué)平臺有1個溫度表，量程和誤差分別是-19.9～99.9℃和±1％。用來反映環(huán)境溫度。
按鈕
本教學(xué)平臺有3個大按鈕和3個小按鈕。
3 個大按鈕：分別用來控制儀表供電、電堆輸出、負(fù)載通斷；
3 個小按鈕：用來控制3組LED燈，根據(jù)負(fù)載的要求選擇1組、2組或3組LED燈。
負(fù)載
線性負(fù)載：是一個變阻箱，阻值變換范圍為0～99.9歐姆，阻值最小變化值為0.1歐姆；最大可承受功率為50W。
感性負(fù)載：是一個額定電壓為12V,轉(zhuǎn)速為340r/min的直流電機(jī)（帶動車輪）。
阻性負(fù)載：是一個由LED燈組成的陣列，分為紅，黃，綠三塊，每塊額定電壓12V，總功率為20W左右。使用時分別按下各LED燈組小按鈕，可以點(diǎn)亮各LED燈組，可根據(jù)功率配合使用。
DC/DC
本教學(xué)平臺共有7個DC/DC電源模塊。
1. DCW50-12S12（1個）：將燃料電池發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為12V±5％的直流電壓，為負(fù)載和其他DC/DC供電（1個）。技術(shù)參數(shù)：輸入電壓范圍9～18V，輸出電壓12V，輸出電流4.2A，輸出功率50W。
2. DCN5-12S09（6個）：將12V直流電壓轉(zhuǎn)換為9V±5％的直流電壓，給電流表、電壓表、功率表及計時器供電。技術(shù)參數(shù)：輸入電壓12V，輸出電壓9V，輸出電流400mA，電源輸出功率5W。
紅外測溫儀
型號為FTIKE88A，用來測量電堆溫度，測量范圍-50℃-280℃。
保險絲
為了保護(hù)本教學(xué)平臺的重要部件，避免一些由于人為的操作失誤而導(dǎo)致的重大事故的發(fā)生，我們在一些重要部件前加入了保險絲，具體規(guī)格如下：
1. 電流表前的保險絲（1個）：熔斷電流 5A；
2. 功率表電流輸入端保險絲（3個）：熔斷電流 5A；
注意：保險絲并不是萬能的，只是起到一個相對保護(hù)的作用，在操作中應(yīng)盡量避免人為的操作失誤！
其它：方式選擇開關(guān)、啟停按鈕、負(fù)載測試旋鈕；
3、實(shí)驗項目
實(shí)驗1、燃料電池能量轉(zhuǎn)換原理實(shí)驗；
實(shí)驗2、反應(yīng)條件對燃料電池堆性能影響實(shí)驗；
實(shí)驗3、燃料電池堆負(fù)載實(shí)驗；
實(shí)驗4、燃料電池堆在恒定負(fù)載條件下V-I、P-I特性實(shí)驗；
實(shí)驗5、燃料電池堆在變化負(fù)載條件下V-I、P-I特性實(shí)驗；
實(shí)驗6、電力電子轉(zhuǎn)換實(shí)驗；
實(shí)驗7、燃料電池驅(qū)動線性負(fù)載實(shí)驗；
實(shí)驗8、燃料電池驅(qū)動LED陣列實(shí)驗；
實(shí)驗9、燃料電池驅(qū)動電機(jī)實(shí)驗；
實(shí)驗10、燃料電池燃料電池對移動設(shè)備供（充）電實(shí)驗
4、基本配置表