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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行電化反應，并將化學能直接轉換成電能的高效發(fā)電裝置（化學反應式為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)燃機相比，最突出的優(yōu)點是高的能量轉化效率和極低的環(huán)境污染，在現(xiàn)實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。為響應國家節(jié)能減排號召，促進新能源生力軍健康、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)電教學實訓系統(tǒng)》。
應用范圍：主要面向職高、大學、研究生、以燃料電池發(fā)電為主課題的研究和培訓。
一、新能源燃料電池發(fā)電教學實訓臺組成：

系統(tǒng)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、直流線性負載，交流線性負載，直流感性負載和測試儀表組成。

5、交流電壓表：用來測量交流離網(wǎng)、并網(wǎng)運行過程中負載電壓

6、交流電流表：用來測量交流離網(wǎng)、并網(wǎng)運行過程中負載電流

12、DC/DC電源模塊（12V）：將燃料電池輸出波動直流電轉化為12V直流電

1、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的熱管理和水管理：針對風冷型燃料電池堆，通過調(diào)節(jié)風扇電壓，改變風扇轉速，控制電堆溫度；針對水冷型燃料電池堆，通過調(diào)節(jié)循環(huán)水泵電壓，改變冷卻水流量，控制電堆溫度，實現(xiàn)電堆的熱管理。設定電磁閥開閉周期和占空比，調(diào)節(jié)尾氣排放量，控制電堆內(nèi)部濕度，實現(xiàn)電堆水管理。

2、燃料電池堆的特性研究：應用所提供的線形負載（變阻器）和燈泡負載，通過觀察顯示儀表，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載，進行恒電流、恒電壓、恒功率和恒電阻實驗，繪制不同負載變化下的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，控制氫氣進氣壓力；調(diào)節(jié)風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。

三、設備部件參數(shù)：
1、燃料電池：燃料電池是本教學平臺的核心組成部分，將氫瓶供給的氫氣轉換成電能，供負載使用。具有重量輕，體積小，便于攜帶；靜音設計；結構簡單，可靠性高：啟動速度快，響應時間短，適合于各種應用環(huán)境；環(huán)境適應性好，適應各種天氣變化；
其規(guī)格如下：
1）電池功率為50w；
2）開路電壓為15～30V；
3）工作電壓為11V時，電流為4.15A，電池溫度為41.5℃；
4）風機電壓為10.5V；
5）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，確�？諝忭槙沉魍�，有助與反應空氣的吸入和電池的散熱。安裝時將燃料電池平放，風扇朝上，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。
2、金屬氫化物氫瓶：
1）金屬氫化物氫瓶用來給燃料電池供應燃料，其規(guī)格為：
2）貯氫容量（ 20℃）：500L
3）放氫流速（ 20℃）：>5L/min
4）放氫壓力（ 20℃）：≥0.3MPa
5）使用環(huán)境溫度：0～60℃
6）產(chǎn)品氫純度：99.99％～99.9999％
7）原料氫：≥98％（普通工業(yè)氫）
8）充氫壓力：2.0～3.0MPa
9）充氫環(huán)境溫度：0～40℃
10）熱交換方式：空氣自然對流或強制對流
11）重量：4.5kg
12）外形尺寸：長420mm，直徑50mm
13）金屬氫化物氫瓶具體使用規(guī)則見附件B。
3、鋼瓶（帶減壓閥門和壓力表）：用來給金屬氫化物充氣，使用使要符合氫氣使用安全技術規(guī)程(GB 4962-85) 。本實驗系統(tǒng)可以使用如下規(guī)格瓶裝氫氣：
1）容積：4L
2）壓力：15MPa
3）氫氣純度：99.999％高純氫
4）減壓器規(guī)格：最大輸入壓力（25MPa）最大輸出壓力（0.25MPa）
5）充氫具體操作見附件C。
4、儀表：
1）電流表：本教學平臺共有2個電流表，量程和誤差分別為AC 5A和DC 20A±0.2％。用來測量燃料電池輸出總電流和交流電參數(shù)。
2）電壓表：本教學平臺共有2個電壓表，量程和誤差分別為AC 500V和DC 50V±0.2％。用來測量燃料電池輸出電壓、負載電壓和交流輸出電壓。
3）計時器：本教學平臺共有1個計時器，量程為100小時，主要用來累計氫瓶使用時間，以便準時充氣。當開啟電堆時按下計時器的計時按鈕，關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。
4）溫度表：本教學平臺有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。
5、負載：
1）線性負載：是一個變阻箱，阻值變換范圍為0～1999歐姆，阻值最小變化值為0.1歐姆；最大可承受功率為10W。
2）感性負載：是一個額定電壓為12V,轉速為1440r/min的軸流風機。
6、本教學平臺共有7個DC/AC電源模塊:
1）DCW300-12S12（1個）：將燃料電池發(fā)出的直流19V電能轉換為AC220V±5％的交流電壓，為負載和其他供電。技術參數(shù)：輸入電壓范圍9～18V，輸出電壓Ac220V，輸出電流1.2A，輸出功率300W。
2） DCN200-12S09（1個）：將10-28V直流電壓轉換為186～260V±5％的交流電壓，向電網(wǎng)進行反向送電（并網(wǎng)）。

四、技術參數(shù)：
1、AC標準電壓范圍：90V-140V/180V-260VAC
2、AC頻率范圍：55Hz~63Hz/45Hz~53Hz
3、輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%
4、相位差：<1%
5、島效應保護：VAC;f AC
6、輸出短路保護：限流
7、顯示方式：LED
8、待機功耗：<2W
9、夜間功耗：<1W
10、環(huán)境溫度范圍：-25℃~60℃
11、環(huán)境濕度：0~99%(Indoor Type Design)
12、緊急停止開關和漏電保護器：為了保護本教學平臺的重要部件，避免一些由于人為的操作失誤而導致的重大事故的發(fā)生，我們在電源前端重要部件前加入了緊急停止開關和漏電保護開關，

五、實驗項目：
1.燃料電池能量轉換原理實驗；
2.反應條件對燃料電池堆性能影響實驗；
3.燃料電池堆負載實驗；
4.燃料電池堆在恒定負載條件下V-I、P-I特性實驗；
5.燃料電池堆在變化負載條件下V-I、P-I特性實驗；
6.電力電子轉換實驗；
7.燃料電池驅(qū)動線性負載實驗；
8.燃料電池驅(qū)動LED陣列實驗；
9.燃料電池驅(qū)動電機實驗；
10.燃料電池燃料電池對移動設備供（充）電實驗
11.燃料電池燃料電池驅(qū)動感性負載實驗；
12.燃料電池燃料電池驅(qū)動并網(wǎng)模塊并網(wǎng)實驗；
13.線形負載和燈泡負載電堆性能實驗。
14.恒值負載電堆性能實驗。
15.不同溫度電堆性能曲線實驗。
16.不同壓力電堆性能曲線實驗。
17.不同尾氣排放量電堆性能曲線實驗。
18.最佳電堆性能曲線實驗。
19.不同類型電堆性能評價實驗。

序號	名稱	數(shù) 量	單位
1	教學系統(tǒng)主操作臺（立式或臺式）	1	臺
2	燃料電池堆PEM-100w	1	臺
3	金屬氫化物氫氣瓶	1	只
4	燃料電池控制器	1	臺
5	實驗電源模塊（系統(tǒng)內(nèi)部）	2	套
6	實驗測量儀表（系統(tǒng)面板）	1	套
7	實驗附件	1	套
8	實驗說明書及指導手冊	1	冊

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