客户经理 13585080456


文章
  • 文章
搜索
氢芯科技logo
首页 >> 资讯 >>技术文章 >> 燃料电池测试设备
详细内容

燃料电池测试设备

时间:2025-01-13     【原创】

  燃料电池系统介绍:


  自1842年科学家首次发现电解水的电化学逆向反应能够产生电能以来,燃料电池技术便开始了其漫长而曲折的发展历程。


  这项技术的出现,不仅为能源领域带来了革命性的变化,更为人类探索未知、追求高效清洁的能源解决方案开辟了新的道路。


  最初,燃料电池主要应用于航天领域,为太空探索提供了高效、可靠的能源解决方案。在那个时代,燃料电池以其高能量密度和长续航能力,成为了航天器的理想能源选择。随着技术的不断进步和成本的逐步降低,燃料电池逐渐走出实验室,开始进入更广泛的市场应用领域。


  目前,燃料电池技术已经发展出了多种类型,其中质子交换膜型燃料电池(PEMFC)和固态氧化物型燃料电池(SOFC)是最为成熟且商业化程度最高的两种。


  PEMFC以其低温操作、快速启动和高功率密度等特点,在交通运输、分布式发电和便携式电源等领域展现出巨大的应用潜力。而SOFC则以其高温操作、高效率和燃料灵活性等优势,在固定式发电和热电联产等领域得到了广泛应用。

        PEMFC 的基础原理与架构.png

        PEMFC 的基础原理与架构


燃料电池系统是以燃料电池堆为核心进行开发,进而衍生开发各个子系统并参照电池堆所需的流体参数、热能管理、电力输出和机械设计等,且子系统相互之间进行配合撰写一控制逻辑下,最终整合成一组高度复杂性的电力系统总成,终端目标会应用于不同的电力应用情境,如储能系统与电动车。

从前段开发到终端产品应用的流程中,须经过严谨的产品验证与测试,使得燃料电池系统的相关产品应用更能贴近人们需求与高商业价值,本文将会以氢氧型的PEMFC技术路线进行说明与参考。

PEMFC的核心是质子交换膜,这是一种特殊的离子交换膜,它允许质子通过而阻止电子通过,从而实现了电能的产生。
在PEMFC系统中,氢气作为燃料在阳极发生氧化反应,产生质子和电子。质子通过质子交换膜迁移到阴极,与氧气和电子结合生成水。这个过程中释放出的电能和热能可以被有效利用。
PEMFC系统的架构设计非常复杂,它涉及到流体管理、热能管理、电力输出和机械设计等多个方面。流体管理系统负责氢气和氧气的供应与分配,确保反应物能够均匀、稳定地进入电池堆。
热能管理系统则负责控制电池堆的温度,防止过热或过冷对电池性能的影响。电力输出系统则将产生的电能进行收集和分配,满足外部负载的需求。机械设计方面则需要考虑电池堆的结构强度、密封性和耐久性等因素。
为了确保PEMFC系统的稳定性和可靠性,各个子系统之间需要紧密配合,共同实现系统的整体功能。在软件设计方面,需要开发一套完善的控制系统来监测和管理PEMFC系统的运行状态。

  

  这套系统能够实时监测温度、压力、湿度等关键参数,并根据实际情况进行自动调节和优化。同时,它还能够对潜在的故障进行预警和诊断,确保系统能够高效、安全地运行。燃料电池系统测试平台介绍燃料电池系统测试的核心目的为验证系统规格与范畴是否合乎产品设计目标,因此执行过程中必须监测系统边界电力、流体、热流、环境因素与系统内部;


  有别于电堆测试中需仰赖测试设备硬件才可执行测试的情境,系统级别的测试应为自主且独立的状态下执行测试。


  从系统的研发阶段到终端产品之间,测试情境会以外部负载与电力供给为主、流体监测为辅进行。


  对于燃料电池系统制造商而言,系统净电功率往往为产品销售与定价的重点目标;此数值会与燃料电池堆总输出功率与系统所搭载的BOP3总耗电量有相对关系,


  因此平台的建立会以电力设备为必要需求,延伸需求依照系统范畴下评估需要额外硬件支持,如水气台架、EIS量测系统等。因此,当未来产品功能随着市场发展需要增加测试时,测试平台也要满足可客制扩充的弹性。


  测试平台的前期初步规划燃料电池系统的测试情境要依照系统产品范畴与终端应用选择对应测试硬件,但随着各测试阶段的需求变化下,各测试硬件可能同时进行缩减与扩充,初步规划来说建议都要定义测试要于哪个阶段开始执行。


  如RD研发阶段或EoL终端产品测试阶段等进行测试的起点。由于燃料电池系统的测试过程大多是长时间的运行,而整体测试设备除了测试硬件规格外,同时需要考虑,如氢气安全、管路排放、气源管理、负载/电源管理等。


  最后亦要符合当地的消防安全与厂务规范,确保制造商与操作人员的测试过程中生命财产安全。

seo seo