[實用新型]全檢測型燃料電池發電系統科研實驗裝置

有效

• 申請號: 200820060307.0
• 申請日: 2008-06-25
• 公開（公告）號: CN201233436Y
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 衛東;許春山;陳海榮
• 申請（專利權）人: 上海寰晟新能源科技有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 郭 蔚

技術領域

本實用新型涉及一種燃料電池發電系統實驗裝置，尤其是一種全檢測型燃料電池發電系統科研實驗裝置。

背景技術

燃料電池以其零污染、低噪聲、能量轉換效率高、易于模塊化建設等優點，在電力、運輸、航空航天、軍事等領域，具有廣泛的應用前景和巨大的市場潛力。經過多年的發展，燃料電池發電技術即將走向實用化和產業化。研究方向也集中于電堆性能檢測、系統優化控制等實用關鍵技術的研究方面。但目前普遍缺乏系統集成實驗裝置用于科學研究和實驗等領域。

發明內容

本實用新型為燃料電池發電系統測控技術的研究提供一個功能強大的基礎實驗裝置。通過該裝置，使人們對整個系統及控制過程的實現有一個較清晰的了解和理解。

具體來說，本實用新型給出了一種全檢測型燃料電池發電系統科研實驗裝置，包括燃料電池堆、金屬氫化物儲氫單元、燃料電池控制單元、負載，其特征在于，所述金屬氧化物儲氫單元的輸出端連接所述燃料電池堆的輸入端，所述燃料電池堆的一輸出端分別連接負載，所述控制單元的兩輸出端分別連接金屬氧化物儲氫單元和燃料電池堆。

比較好的是，所述裝置進一步包括：操作單元，設置在所述控制單元和所述燃料電池堆之間。

比較好的是，所述裝置進一步包括：溫度檢測單元，設置在所述控制單元和燃料電池堆之間，用于檢測所述電池堆的溫度；電壓檢測單元，設置在所述控制單元和燃料電池堆之間，用于檢測所述電池堆的電壓。

比較好的是，所述裝置進一步包括顯示單元，設置在所述燃料電池堆的另一輸出端。

比較好的是，所述控制單元進一步包括第一控制單元，第二控制單元，第三控制單元；所述操作單元進一步包括第一風扇，電磁閥，第二風扇，其中，所述第一控制單元的輸入端連接所述電壓檢測單元，其輸出端連接第一風扇的輸入端，為所述第一風扇提供電壓，所述第二控制單元的輸入端連接所述電壓檢測單元，輸出端連接所述電磁閥，為所述燃料電池堆提供工作濕度，所述第三控制單元的輸入端連接所述溫度檢測單元和所述電壓檢測單元，其輸出端連接第二風扇的輸入端。

上述結構的全檢測型燃料電池發電系統科研實驗裝置具有功能強大、結構簡單，人機界面友好，可擴展性強等特點。有助于研究人員開展實驗，分析實驗結果，加深了解各控制變量對電堆性能的影響。

附圖說明

下面，參照附圖，對于熟悉本技術領域的人員而言，從對本實用新型的詳細描述中，本實用新型的上述和其他目的、特征和優點將顯而易見。

圖1是本實用新型的實驗裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型實現控制的具體結構示意圖。

具體實施方式

請參見附圖1所示，本實驗裝置主要包括燃料電池堆11、金屬氫化物儲氫單元12、燃料電池控制單元13、負載14、顯示單元15等部分組成。其中，金屬氧化物儲氫單元12為燃料電池堆11供應氫氣，燃料電池堆11的兩個輸出端分別連接負載14和顯示單元15，控制單元13的兩個輸出端分別連接金屬氧化物儲氫單元12和燃料電池堆11，以控制向電堆供氫。

其中，燃料電池發電系統控制單元13是整個實驗裝置的核心部分，通過控制燃料電池堆11的溫度、氫氣壓力、空氣風量和尾氣排放，實現燃料電池發電系統的熱管理和水管理。針對不同負載14，可對恒電流、恒電壓、恒功率、恒電阻等多種方式下的電堆特性進行研究并繪制相應的特性曲線。通過調整和優化控制變量，確定最優操作條件，獲得最佳的系統輸出性能。針對不同類型電堆，通過比較電堆特性曲線，評價電堆性能。

圖2給出了燃料電池發電系統的熱管理和水管理的具體示意圖。

該燃料電池控制單元13由三個控制單元組成，第一控制單元131接受檢測得到的燃料電池堆11的電壓信號，并根據電壓/空氣風量實驗數據表的關系，由風量/風扇電壓計算公式得到第一風扇161的電壓，第二控制單元132根據電堆電堆電壓和尾氣排放頻率的關系，獲得電堆的尾氣排放頻率，并由此通過電磁閥162控制電堆的工作濕度；第三控制單元133根據電壓檢測單元18獲得的電堆電壓和溫度檢測單元17獲得的電堆實際溫度，獲得電堆工作設定溫度，并通過第二風扇163實現控制。

采用上述結構，針對風冷型燃料電池堆，通過調節風扇電壓，改變風扇轉速，控制電堆溫度；針對水冷型燃料電池堆，通過調節循環水泵電壓，改變冷卻水流量，控制電堆溫度，實現電堆的熱管理。設定電磁閥開閉周期和占空比，調節尾氣排放量，控制電堆內部濕度，實現電堆水管理。