在燃料极中,供给的燃料气体中的H2分解成H+和e-,H+移动到电解质中与空气极侧供给的O2发生反应。e-经由外部的负荷回路,再反回到空气极侧,参与空气极侧的反应。一系例的反应促成了e-不间断地经由外部回路,因而就构成了发电。可以看出,由H2和O2生成的H2O,除此以外没有其他的反应,H2所具有的化学能转变成了电能。但实际上,伴随着电极的反应存在一定的电阻,会引起了部分热能产生,由此减少了转换成电能的比例。引起这些反应的一组电池称为组件,产生的电压通常低于一伏。因此,为了获得大的出力需采用组件多层迭加的办法获得高电压堆。组件间的电气连接以及燃料气体和空气之间的分离,采用了称之为隔板的、上下两面中备有气体流路的部件,PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料组成。堆的出力由总的电压和电流的乘积决定,电流与电池中的反应面积成比。燃料电池测试装备需满足不同测试规范的需求,且还需加强设备的模块化和标准化设计。加注模块咨询
在行业发展初期,由于缺乏专业的国内设备厂商提供测试设备以满足燃料电池系统的研究与开发,客户只能选用Greenlight、Feulcon等少数进口品牌的测试设备,或购买电子负载和其他部件,自行搭建一个简易的燃料电池测试平台,用于检验燃料电池电堆和发动机的测试。这种情况现在已经有了很大改观,随着一批国产燃料电池检测设备企业的崛起,国内燃料电池产业在检测环节开始已经打破依赖进口设备的局面。2017年全力推进产品技术研发,2018年进入技术成果收获期,快速推出了电堆测试系统、发动机测试系统,并在原有的DC/DC测试系统、大功率回馈式电子负载产品完成燃料电池行业特性升级后,形成了完整的测试产品线。目前其60——150kW燃料电池电堆测试台和100——200kW燃料电池发动机测试台在业内普遍应用。加注模块咨询燃料电池测试装备在燃料电池产业链中的地位和作用越来越重要,必须加强产学研用一体化和技术创新。
燃料电池检测设备作为加速产业落地的重要一环,其需求量与日俱增,各项性能指标要求也越来越高,越来越多样化。其中一项重要指标是背压控制精度,然而,在面对大范围流量与大范围压力工况时背压控制精度往往难以保证。燃料电池电堆检测设备往往采取两种背压方式:电控式背压和机械式背压。电控式背压实时检测背压点压力值并通过闭环控制算法实时调节阀门开度。由于严重的模型非线性,传统控制算法难以适应不同流量和压力工况,往往只能在工况点附近保持满意的控制精度。另外,现有的厂商能提供的电控式背压阀流量系数普遍较小,对大功率的电堆检测设备而言,大流量时压损过大,低背压值难以达到。而机械式背压阀以其良好的动态性能、较低的压损逐渐受到市场认可,它从原理上更容易适应大范围变化的工况,其入口压力自动跟随参考压力,且保持近似相等。但流量增大时,背压误差也会增大。
随着行业发展,燃料电池产品开始向批量化制造方向发展,针对燃料电池堆通过传统活化方式已经不能满足生产成本的要求。现有技术需选取若干个电流密度对电堆进行活化,并在每个电流密度下使电堆阴极缺氧放电,通过观察电堆在恒电密下电压是否稳定来判断电池是否完成活化,未考虑电池在该电密下的放电状态,容易造成低电位放电,且未考虑到膜电极在高低电位切换过程中湿度的变化对电池性能的影响,同时未充分考虑在大电密下阴极缺氧放电对膜电极的影响,容易在阴极欠气区造成局部高温热点,使阴极催化剂粒径增加。燃料电池测试装备可以进行燃料电池的动力学响应测试,以研究燃料电池的稳态和非稳态响应。
目前,燃料电池电堆测试台一般分为主体部分和测试区部分,普遍的用于燃料电池电堆厂商、车企等各个氢能源行业。测试区的功能一般为放置客户的被测电堆,放置一些工装等等。现有市场上的电堆测试台,只具有封闭测试区,或者是开放测试区,无法满足客户多元化的需求。燃料电池电堆测试台用于氢燃料电堆的性能指标测试,一般设计有提供电堆运行所需的供氢、空气、循环冷却水的功能。现有燃料电池电堆测试领域所用测试台结构上都为一体式设计,对于大功率的电堆测试台体积普遍非常庞大,搬运运输不便,人员不便进入设备内维修。燃料电池测试装备的后续服务包括售后维修、技术支持、升级改造、信息服务等多个方面。成都燃料电池电堆测试台标准
燃料电池测试装备的使用需遵循规定标准及安全操作程序,确保人身、设备和环境的安全。加注模块咨询
测试台可稳定运行5000小时无故障、3000小时的超大数据存储,为电堆的耐久性测试提供强有力的保障;同时,该测试台具备自动生成报表一键导出功能,极大程度上降低检测人员的工作强度。该设备还可以基于模块化设计,根据客户的不同需求可定制化产品,满足客户的特定需求。然而,此种背压调节方法以及策略比较冗余,模块化较弱,背压调节时间过长,稳态下波动较大,特别是在应对实际工况频繁变化的复杂情况下。例如,当燃料电池电堆测试台的空气通道中气压瞬间超压时,背压阀很难迅速做出响应,难以快速降低空气通道中的压力。并且,压力调节精度会受到背压阀自身精度的限制,难以将空气通道内的实际压力调节到很趋近预设压力。加注模块咨询