过程控制综合实验装置,燃料电池教学实训台

YLGCK-68A型 过程控制综合实验装置

    过程控制综合实验装置为适应本科基本教学而精简开发经济适用的过程控制实验装置，由实验对象系统，仪表控制屏和实验桌组成。

YLXNY-04燃料电池教学实训台

定位及特色：

1、实现燃料电池系统的电压、电流、功率、氢气流量、氢气压力、电堆温度、风扇电压、环境温度的检测与显示。

2、实现电堆温度和尾气排放控制。

3、制定燃料电池性能测试规则，建立电堆性能评价模型。

4、设计制作全检测型燃料电池性能分析实验系统平台。

5、电堆功率100W，仪表由系统独立12V 供电，系统耗氢1.5L/min，Labview 显示界面编程。

6、线性负载60W、可选电子负载300W、阻性负载（LED阵列）50W。

能开展的主要实验：

1、线形负载和灯泡负载电堆性能实验

2、恒值负载电堆性能实验

3、不同温度电堆性能曲线实验

4、不同压力电堆性能曲线实验

5、不同尾气排放量电堆性能曲线实验

6、佳电堆性能曲线实验

7、不同类型电堆性能评价实验

系统简要介绍及燃料电池测试与管理：

燃料电池发电系统控制单元是整个实验装置的核心部分，通过控制燃料电池堆的温度、氢气压力、空气风量和尾气排放，实现燃料电池发电系统的热管理和水管理。针对不同负载，可研究恒电流、恒电压、恒功率、恒电  阻等多种方式下的电堆特性，绘制相应的特性曲线。

通过调整和优化控制变量，确定优操作条件，获得佳的系统输出性能。针对不同类型电堆，通过比较电堆特性曲线，评价电堆性能。

1、燃料电池发电系统的热管理和水管理

针对风冷型燃料电池堆，通过调节风扇电压，改变风扇转速，控制电堆温度；针对水冷型燃料电池堆，通过调节循环水泵电压，改变冷却水流量，控制电堆温度，实现电堆的热管理。设定电磁阀开闭周期和占空比，调节尾气排放量，控制电堆内部湿度，实现电堆水管理。

2、燃料电池堆的特性研究

应用所提供的线形负载（变阻器）和灯泡负载，通过观察显示仪表，初步了解电堆的电流、电压和功率特性。利用所提供的电子负载，进行恒电流、恒电压、恒功率和恒电阻实验，绘制不同负载变化下的V－I 和P－I 曲线，研究电堆的输出特性。燃料电池堆V－I 曲线绘制，空冷型燃料电池堆V－I 曲线。

3、燃料电池堆的性能优化

调节精密减压阀，控制氢气进气压力；调节风扇电压或冷却水流量，控

制电堆温度；调节尾气排放量。控制电堆湿度。通过比较不同功率变化

下的V－I 曲线，确定优操作条件，获得相同系列电堆的佳系统输

出性能曲线

4、燃料电池堆的性能评价

对于不同类型的燃料电池堆，在确定优操作条件基础上，比较佳性能输出曲线，划分功率输出段，分析计算极化压降、欧姆压降和浓差压降的形状、斜率和变化幅值，确定各功率段性能曲线的陡降点。检测各曲线陡降点V-I 值，利用所建立的电堆性能评价模型，评价电堆各功率段性能。电堆佳性能曲线比较结果和性能评价模型


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