一、概述

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(jìn)行電化反應(yīng)，并將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的高效發(fā)電裝置（化學(xué)反應(yīng)式為H2＋1/2O2® H2O）。燃料電池可以作為發(fā)電站或車輛的動(dòng)力源。燃料電池與內(nèi)燃機(jī)相比，最突出的優(yōu)點(diǎn)是高的能量轉(zhuǎn)化效率和極低的環(huán)境污染，在現(xiàn)實(shí)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(yīng)國家節(jié)能減排號召，促進(jìn)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(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)》。主要面向職高、大學(xué)、研究生、以燃料電池發(fā)電為主課題的研究和培訓(xùn)。

   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、高純度氫氣發(fā)生器，直流線性負(fù)載，交流線性負(fù)載，直流感性負(fù)載和測試儀表組成。

二、配置及參數(shù)

1、燃料電池

燃料電池是本教學(xué)平臺的核心組成部分，將氫瓶供給的氫氣轉(zhuǎn)換成電能，供負(fù)載使用。具有重量輕，體積小，便于攜帶；靜音設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高：啟動(dòng)速度快，響應(yīng)時(shí)間短，適合于各種應(yīng)用環(huán)境；環(huán)境適應(yīng)性好，適應(yīng)各種天氣變化；

2、金屬氫化物氫瓶

金屬氫化物氫瓶用來給燃料電池供應(yīng)燃料，

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(shù)規(guī)程(GB 4962-85) 。

4、高純氫氣發(fā)生器

（1）輸出流量：ZH-300(0～300ml/min)

（2）功率：150W

（3）輸出壓力：0～0.4 MPa

（4）電源電壓：交流220V±10%、50Hz±5%

（5）工作條件：溫度：5～42℃、相對濕度：≤85%；

5、儀表 

（1）電流表：平臺設(shè)有2個(gè)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。

（2）電壓表：平臺設(shè)有2個(gè)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(fù)載電壓和交流輸出電壓。

（3）計(jì)時(shí)器：本教學(xué)平臺共有1個(gè)計(jì)時(shí)器，量程為100小時(shí)，主要用來累計(jì)氫瓶使用時(shí)間，以便準(zhǔn)時(shí)充氣。當(dāng)開啟電堆時(shí)按下計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)按鈕，關(guān)閉電堆前按停止按鈕保存數(shù)據(jù)，清除累計(jì)時(shí)間可按清除按鈕。

（4）溫度表：本教學(xué)平臺有1個(gè)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。

6、負(fù)載

（1）線性負(fù)載：是一個(gè)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(fù)載：是一個(gè)額定電壓為12-24V,轉(zhuǎn)速為200r/min的減速電機(jī)。

7、DC/AC

（1）本平臺共有2個(gè)DC/AC電源模塊。

  DCW300-12S12（1個(gè)）：將燃料電池發(fā)出的直流19V電能轉(zhuǎn)換為AC220V±5％的交流電壓，為負(fù)載和其他供電。技術(shù)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。

  DCN200-12S09（1個(gè)）：將10-28V直流電壓轉(zhuǎn)換為186～260V±5％的交流電壓，向電網(wǎng)進(jìn)行反向送電（并網(wǎng)）。

（2）本平臺共有4個(gè)DC/DC電源模塊。

   DC-DC05（4個(gè)）：將燃料電池發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換為DC3.3V、5.0V、9.0V、12V的直流電。

1）輸入電壓：DC1.5-32V

2）輸出電壓：DC1.25-30V連續(xù)可調(diào)

8、平臺監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析單元

本單元為采集燃料電池?cái)?shù)據(jù)信息而設(shè)，配置一臺工控一體主機(jī)，通過CAN/485通信端口將燃料電池工作電壓、電流、功率、溫度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣間隔等相關(guān)信息進(jìn)行采集匯總，并做出有效分析，并生成曲線圖供參考。采集的數(shù)據(jù)可長期保存在計(jì)算機(jī)中、隨時(shí)可以調(diào)取數(shù)據(jù)信息。

9、智慧教室綜合測控系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，要求所有功能集中在一塊核心控制器上，禁止采用多種模塊拼裝，確保使用人員的人身安全及設(shè)備安全的性能指標(biāo)

三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1、燃料電池能量轉(zhuǎn)換原理實(shí)驗(yàn)；

2、反應(yīng)條件對燃料電池堆性能影響實(shí)驗(yàn)；

3、燃料電池堆負(fù)載實(shí)驗(yàn)；

4、燃料電池堆在恒定負(fù)載條件下V-I、P-I特性實(shí)驗(yàn)；

5、燃料電池堆在變化負(fù)載條件下V-I、P-I特性實(shí)驗(yàn)；

6、電力電子轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)；

7、燃料電池驅(qū)動(dòng)線性負(fù)載實(shí)驗(yàn)；

8、燃料電池驅(qū)動(dòng)LED陣列實(shí)驗(yàn)；

9、燃料電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)驗(yàn)；

10、燃料電池燃料電池對移動(dòng)設(shè)備供（充）電實(shí)驗(yàn)

11、燃料電池燃料電池驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載實(shí)驗(yàn)；

12、燃料電池燃料電池驅(qū)動(dòng)并網(wǎng)模塊并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)；

13、線形負(fù)載和燈泡負(fù)載電堆性能實(shí)驗(yàn)。

14、恒值負(fù)載電堆性能實(shí)驗(yàn)。

15、不同溫度電堆性能曲線實(shí)驗(yàn)。

16、不同壓力電堆性能曲線實(shí)驗(yàn)。

17、不同尾氣排放量電堆性能曲線實(shí)驗(yàn)。

18、最佳電堆性能曲線實(shí)驗(yàn)。

19、不同類型電堆性能評價(jià)實(shí)驗(yàn)。

四、基本配置表