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燃料电池发电教学实验平台


燃(rán)料电池发电教学实验平台--(MY-PV05A)概(gài)述
质子交换(huàn)膜燃料电池(chí)是一种将燃料氢气作为还原剂与空气(qì)中的氧气作为氧化剂进行电化反应,并将化学能直接转换(huàn)成电能的高效发电装置(化学(xué)反(fǎn)应式为(wéi)H2+1/2O2® H2O)。燃料电池可以(yǐ)作为发电(diàn)站或车辆的动力源。燃料电池与内燃机相比,优点是高的能量转化效率和极低的环境污染,在现实生活中电(diàn)能是一种(zhǒng)清洁的能(néng)源,因此燃料电池输出的是清洁的能(néng)源。
为响应国家(jiā)节能减排号召,促进新能源生(shēng)力军健康、和谐发展,针对广大院校需求,我司研制并生产了《燃料电池发电教学实训(xùn)系统》。
应用范围:主要面向职高、大学、研究生、以燃料电(diàn)池发电为主课题的(de)研究和培训。
系统由自(zì)吸式PEM燃(rán)料(liào)电池堆、金属氢化物氢瓶及其组件燃料电池控制器、高纯度氢气发生(shēng)器,直流线性负载,交(jiāo)流线性负载,直流感(gǎn)性负载和测试仪表组(zǔ)成。
编号 组件 说明
1 自吸式PEM燃料电池堆(duī) 用来作(zuò)为电能的(de)输(shū)出
2 金属氢化物氢瓶及其组件(jiàn) 用来给燃料电池提供氢燃料
3 线性负载电流表 用来测量直流负载电(diàn)流
4 线性负载电压表 用(yòng)来测量(liàng)直(zhí)流(liú)负载电压
5 交流电压表 用来测量(liàng)交流离(lí)网、并网运行过(guò)程中负载电压
6 交流电流表 用来测量交流离(lí)网、并网运行过程中负载电流
7 计时器 用来累(lèi)计氢瓶使用时间
8 温度表 用来反映电堆周围环境温度
9 线性电阻负载箱 用来作为阻性负载
10 电机/轴流风扇(shàn) 用来作为感性负载
编号 组件 说明
1 DC/DC电源模块(9V) 仪表供电
2 DC/DC电源模块(12V) 将燃料电池输出波动直流电转化为12V直流电(diàn)
3 燃料电池控制器 控制燃料电池风扇转速和定(dìng)时排气
二、各部件参数
燃料电池
燃料(liào)电池是本教学平台的核心组成部分,将氢(qīng)瓶供给的氢气转(zhuǎn)换成电能,供负载使用。
产品优势:具有重量(liàng)轻,体积小,便于携带(dài);静音设计;结构(gòu)简单,可靠性高:启动速度快,响应时间短,适合于各种应用环境;环(huán)境适应性好(hǎo),适(shì)应各种(zhǒng)天气变化;
其规格(gé)如下:
◆ 电池功率为50W;
◆ 开路电压为15~30V;
◆ 工作电压为11V时,电流为4.15A,电池温(wēn)度为41.5℃;
◆ 风机电压为(wéi)10.5V;
◆ 尾气排放阀排气间隔为12秒,每次排气时间为0.3秒。
燃料电(diàn)池安装要注意通风,确保空气顺畅流通,有助与反应空气的吸入和电池的散热。安装时将燃(rán)料电池(chí)平放,风扇朝上,散热口朝下,尾气排放口通过排气管接电(diàn)池阀,接上燃料气瓶即可发电。  
金属氢化物氢瓶
◆ 金属氢化物氢瓶用来(lái)给燃料电池供(gòng)应燃料,其规格(gé)为:
◆ 贮氢容量( 20℃):100L
◆ 放(fàng)氢流速( 20℃):>100L/min
◆ 放氢压力( 20℃):≥0.3MPa
◆ 使用环境温度:0~60℃
◆ 产品氢纯度:99.99%~99.9999%
◆ 原(yuán)料氢: ≥98%(普通工业氢)
◆ 充氢压力:2.0~3.0MPa
◆ 充氢环境温度:0~40℃
◆ 热交换方(fāng)式:空气自然对(duì)流或强制(zhì)对流
◆ 重量:2.5kg
◆ 外形尺寸:长350mm,直径90mm
◆ 金属氢(qīng)化物氢瓶具体使用规则见附件(jiàn)B。
钢瓶(带(dài)减压阀门和压力表)
用来(lái)给金属氢化物充(chōng)气,使用使要符合氢气使用(yòng)安全技术规程(GB 4962-85) 。
本实验系统可以使用如下规格瓶装(zhuāng)氢气:
◆ 容积:1L
◆ 压力:15MPa
◆ 氢气纯度:99.999%高纯氢
◆ 减(jiǎn)压器规格:输入(rù)压力(0-25MPa);输出压力(0-0.16MPa)连续可调(diào)
◆ 充氢具体操作见附件C。
高纯氢(qīng)气发生(shēng)器
◆输出流量 ZH-300(0~300ml/min)
◆功(gōng)率(lǜ) SY-300(150W)
◆输出压力 0~0.4 MPa
◆电(diàn)源电压(yā)
◆交流220V±10%; 50Hz±5%
◆工作条件
◆温(wēn)度:5~42℃
◆相对湿度:≤85%;
仪表 
电流表:平台(tái)设有2个电流(liú)表,量程和误差分别为AC 5A和DC 20A±0.2%。用来(lái)测(cè)量(liàng)燃料电池(chí)输出电流和交流电流。
电压表:平台设有2个(gè)电压表,量程和误差分(fèn)别为AC 500V和DC 50V±0.2%。用来测量燃料电池输出电压、负载电压和交流输出电压。
计时器:本教(jiāo)学平台共有1个计时器,量程为100小时,主要用来(lái)累计氢(qīng)瓶使用时间,以便准时充气。当开(kāi)启电堆时按下计时器的(de)计时按(àn)钮,关闭电堆前(qián)按停止按钮保存数据,清除累计时间可按清除按钮。
温度表:本教学平台有(yǒu)1个温度表,量程和误差分别是-19.9~99.9℃和±1%。用来反映环境温度(dù)。
负载
线性负载(zǎi):是一个变阻箱,阻值(zhí)变换范围为0~1999欧姆,阻值最小变化(huà)值为0.1欧姆;最大可承受功率为10W。
感性负载:是一个额(é)定(dìng)电压为12-24V,转速为200r/min的减速电(diàn)机。
DC/AC
本平(píng)台共有2个DC/AC电(diàn)源模块。
1. DCW300-12S12(1个):将燃料(liào)电池发出的(de)直流19V电能转换为AC220V±5%的交流电压,为(wéi)负载和其他供电。技术参数:输入电压范围9~18V,输出电压(yā)Ac220V,输出电流1.2A,输出功率300W。
2. DCN200-12S09(1个):将10-28V直流电压转换为(wéi)186~260V±5%的交流电压,向电网进行反向送电(并网)。
并网技术参数:
◆ AC标准电压范围: 90V-140V/180V-260VAC
◆ AC频率范围: 55Hz~63Hz/45Hz~53Hz
◆ 输出电流总谐(xié)波失真: THDIAC <5%
◆ 相 位 差: <1%
◆ 岛效应保护: VAC;f AC
◆ 输出短路保(bǎo)护: 限流
◆ 显示方式: LED
◆ 待机(jī)功耗: <2W
◆ 夜间功耗: <1W
◆ 环境温度范围: -25 ℃~60℃
◆ 环境湿度: 0~99%(Indoor Type Design)
离网技(jì)术参数
◆ 直流输(shū)入电压:11~21VDC
◆ 额定输出功率:300W
◆ 输出电压:110/220VAC根据客户要求订制
◆ 输出波形:纯正(zhèng)弦波
◆ 输出频率:50Hz
◆ 工作效率:85%
◆ 功率因数:>0.88
◆ 波形失真率≤5%
◆ 工作环境:温度(dù)-20℃~50℃
◆ 相对湿度(dù):﹤90﹪(25℃)
◆ 保护功能(néng):极性反接、短路、过热、过载保(bǎo)护
平台共有4个DC/DC电源模块。
1. DC-DC05(4个):将燃料电(diàn)池发出的直流电能转换为DC3.3V、5.0V、9.0V、12V的直流电。
◆ 输入电压:DC1.5-32V
◆ 输出电压:DC1.25-30V连续可调
平台监控及数(shù)据分析单元(yuán):
本单元为(wéi)采集燃料电池数据信息(xī)而(ér)设(shè),配置一台工控一体主(zhǔ)机(jī),通过CAN/485通信端(duān)口将燃料电池(chí)进气压力、进气流量(liàng)、氢气浓度、排气间隔、燃料电(diàn)池工作电压、电流、功率、温度(dù)、风机转速(sù)等相关(guān)信(xìn)息进(jìn)行采集汇总,并做出有效分析,并生(shēng)成曲线图供参考。采集(jí)的数据可长(zhǎng)期保(bǎo)存在计(jì)算机中(zhōng)、随时可以调取数据信息。
三、实验项目
实验1、燃料电池能量转换原理实验;
实验2、反应条件对燃料电池堆性能(néng)影响实验;
实验3、燃料电(diàn)池堆负载实验;
实验4、燃料电池(chí)堆在恒定负载条件(jiàn)下V-I、P-I特性实验;
实验5、燃料电池堆在变化负载条件下V-I、P-I特性实验;
实验6、电力电子转(zhuǎn)换实验;
实验7、燃料电池(chí)驱动线性负载实验;
实验8、燃料电池驱动LED阵列实验;
实验9、燃料电池驱动电机(jī)实验;
实验10、燃料电池燃料电池对移动设备供(充)电实验
实验11、燃料电池燃(rán)料电池驱动感性负载实验;
实验(yàn)12、燃料电池(chí)燃料电池驱动并网模块并网(wǎng)实验;
实验13线形负载和灯泡(pào)负载电(diàn)堆性能实验。
实验14恒值负载电(diàn)堆性能实验。
实验15不同温度电堆性能曲线实验。
实验16不同压力电堆性能曲线实验。
实验17不同尾气排放量电堆性能曲线实(shí)验(yàn)。
实验18最佳电堆性能曲(qǔ)线实验。
实验19不同类型电堆性能评价实验。
四、基(jī)本配置表
序号 名     称 型  号 数 量 单(dān) 位
1 教学系统主操作台(立式或台式)   1
2 自(zì)吸式燃料电池堆 PEM-50w 1
3 金属氢化物(wù)氢气瓶(píng)    1
4 双级减压阀   1
5 燃料电池控制器 PEK-50 1
6 电源(yuán)模块(系统(tǒng)内部)   1 套(tào)
7 测量仪表(系统面板)   1
8 附件   1
9 使用说明书(shū)   1

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