為響應國家節能減排號召,促進新能源生力軍健康、和諧發展,針對廣大院校需求,我司研制并生產了《燃料電池發電教學實訓系統》。
應用范圍:主要面向職高、大學、研究生、以燃料電池發電為主課題的研究和培訓。
系統由自吸式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。
DB-ZRL081 燃料電池教學實驗平臺
本燃料電池教學實驗平臺前視圖
編號 | 組件 | 說明 |
1 | 自吸式PEM燃料電池堆 | 用來作為電能的輸出 |
2 | 金屬氫化物氫瓶及其組件 | 用來給燃料電池提供氫燃料 |
3 | 線性負載電流表 | 用來測量直接線性負載電流 |
4 | 線性負載電壓表 | 用來測量直接線性負載電壓 |
5 | 直流功率表1 | 用來測量直接線性負載功率 |
6 | 直流功率表2 | 用來測量LED燈組負載功率 |
7 | 直流功率表3 | 用來測量電機負載功率 |
8 | 計時器 | 用來累計氫瓶使用時間 |
9 | 溫度表 | 用來反映電堆周圍環境溫度 |
10 | LED燈組 | 用來作為阻性負載 |
11 | 電機 | 用來作為感性負載 |
12 | 按鈕1 | 用來控制儀表供電 |
13 | 按鈕2 | 用來控制線性負載回路通斷 |
14 | 按鈕3 | 用來控制燈和電機負載回路通斷 |
15 | 按鈕4 | 用來控制LED燈組(紅) |
16 | 按鈕5 | 用來控制LED燈組(黃) |
17 | 按鈕6 | 用來控制LED燈組(綠) |
編號 | 組件 | 說明 |
1 | DC/DC電源模塊(9V) | 儀表供電 |
2 | 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 |
3 | 燃料電池控制器 | 控制燃料電池風扇轉速和定時排氣 |
2、各部件參數
◆ 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。
產品優勢: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,適合于各種應用環境;環境適應性好,適應各種天氣變化;
其規格如下:
◆ 電池功率為50W;
◆ 開路電壓為15~30V;
◆ 工作電壓為11V時,電流為4.15A,電池溫度為41.5℃;
◆ 風機電壓為10.5V;
◆ 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,確保空氣順暢流通,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電。
◆ 金屬氫化物氫瓶
◆ 金屬氫化物氫瓶用來給燃料電池供應燃料,其規格為:
◆ 貯氫容量( 20℃): 100L
◆ 放氫流速( 20℃): >100L/min
◆ 放氫壓力( 20℃): ≥0.3MPa
◆ 使用環境溫度:0~60℃
◆ 產品氫純度:99.99%~99.9999%
◆ 原料氫: ≥98%(普通工業氫)
◆ 充氫壓力:2.0~3.0MPa
◆ 充氫環境溫度:0~40℃
◆ 熱交換方式:空氣自然對流或強制對流
◆ 重量:2.5kg
◆ 外形尺寸:長350mm,直徑90mm
◆ 金屬氫化物氫瓶具體使用規則見附件B。
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程(GB 4962-85) 。
本實驗系統可以使用如下規格瓶裝氫氣:
◆ 容積:1L
◆ 壓力:15MPa
◆ 氫氣純度:99.999%高純氫
◆ 減壓器規格:輸入壓力(0-25MPa)
輸出壓力(0-0.16MPa)連續可調
◆ 充氫具體操作見附件C。
高純氫氣發生器
輸出流量 ZH-300(0~300ml/min)
功率 SY-300(150W)
輸出壓力 0~0.4 MPa
電源電壓
交流220V±10%; 50Hz±5%
工作條件
溫度:5~42℃
相對濕度:≤85%;
儀表
電流表:平臺設有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電流和交流電流。
電壓表:平臺設有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。
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據,清除累計時間可按清除按鈕。
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%。用來反映環境溫度。
負載
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。
感性負載:是一個額定電壓為12-24V,轉速為200r/min的減速電機。
DC/AC
本教學平臺共有2個DC/AC電源模塊。
1. DCW300-12S12(1個):將燃料電池發出的直流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: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,向電網進行反向送電(并網)。
并網技術參數:
◆ AC標準電壓范圍: 90V-140V/180V-260VAC
◆ AC頻率范圍: 55Hz~63Hz/45Hz~53Hz
◆ 輸出電流總諧波失真: THDIAC <5%
◆ 相 位 差: <1%
◆ 島效應保護: VAC;f AC
◆ 輸出短路保護: 限流
◆ 顯示方式: LED
◆ 待機功耗: <2W
◆ 夜間功耗: <1W
◆ 環境溫度范圍: -25 ℃~60℃
◆ 環境濕度: 0~99%(Indoor Type Design)
離網技術參數
◆ 直流輸入電壓:11~21VDC
◆ 額定輸出功率:300W
◆ 輸出電壓:110/220VAC根據客戶要求訂制
◆ 輸出波形:純正弦波
◆ 輸出頻率:50Hz
◆ 工作效率:85%
◆ 功率因數:>0.88
◆ 波形失真率≤5%
◆ 工作環境:溫度-20℃~50℃
◆ 相對濕度:﹤90﹪(25℃)
◆ 保護功能:極性反接、短路、過熱、過載保護
本平臺共有4個DC/DC電源模塊。
1. DC-DC05(4個):將燃料電池發出的直流電能轉換為DC3.3V、5.0V、9.0V、12V的直流電。
◆ 輸入電壓:DC1.5-32V
◆ 輸出電壓:DC1.25-30V連續可調
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,
3、實驗項目
實驗1、燃料電池能量轉換原理實驗;
實驗2、反應條件對燃料電池堆性能影響實驗;
實驗3、燃料電池堆負載實驗;
實驗4、燃料電池堆在恒定負載條件下V-I、P-I特性實驗;
實驗5、燃料電池堆在變化負載條件下V-I、P-I特性實驗;
實驗6、電力電子轉換實驗;
實驗7、燃料電池驅動線性負載實驗;
實驗8、燃料電池驅動LED陣列實驗;
實驗9、燃料電池驅動電機實驗;
實驗10、燃料電池燃料電池對移動設備供(充)電實驗
實驗11、燃料電池燃料電池驅動感性負載實驗;
實驗12、燃料電池燃料電池驅動并網模塊并網實驗;
實驗13、線形負載和燈泡負載電堆性能實驗。
實驗14、恒值負載電堆性能實驗。
實驗15、不同溫度電堆性能曲線實驗。
實驗16、不同壓力電堆性能曲線實驗。
實驗17、不同尾氣排放量電堆性能曲線實驗。
實驗18、最佳電堆性能曲線實驗。
實驗19、不同類型電堆性能評價實驗。
4、基本配置表
序號 | 名 稱 | 型 號 | 數 量 | 單 位 |
1 | 教學系統主操作臺(立式或臺式) | 1 | 臺 | |
2 | 自吸式燃料電池堆 | PEM-50w | 1 | 臺 |
3 | 金屬氫化物氫氣瓶 | 1 | 只 | |
4 | 雙級減壓閥 | 1 | 只 | |
5 | 燃料電池控制器 | PEK-50 | 1 | 臺 |
6 | 電源模塊(系統內部) | 1 | 套 | |
7 | 測量儀表(系統面板) | 1 | 套 | |
8 | 附件 | 1 | 套 | |
9 | 使用說明書 | 1 | 冊 |