PEMFC單體電池電壓檢測器及電子負載的設計開發(fā).pdf

1、燃料電池是一種高效、低噪音和少污染的潔凈能源。在能源問題層出不窮的今天，燃料電池由于自身的優(yōu)點已經成為全球能源研究的熱點，其在固定電站，汽車及消費類電子中已經開始應用。在過去的幾十年里質子交換膜燃料電池(PEMFC)技術已經有了很大的進展，其具有在室溫下快速啟動、排水方便、使用壽命長以及比功率、比能量高等突出特點，特別適合為電動汽車、便攜設備等提供動力。 除了其內部電極性能和電池制造工藝外，監(jiān)控系統也是影響質子交換膜燃料電池系統

2、性能的一個重要因素。在質子交換膜燃料電池系統運行時，監(jiān)控系統能夠根據電池的實際運行狀態(tài)、負載的要求等隨時調節(jié)燃料的流量、電機的轉速以及風扇的開和關，以保證燃料電池能夠高效的運行。 而在監(jiān)控系統中，燃料電池單體電壓檢測系統是非常重要的部分。因為質子交換膜燃料電池系統的核心部分燃料電池堆是由多塊獨立進行電化學反應的燃料電池單板串聯構成的。每片燃料電池單板在啟動以及正常運行時有正常安全的輸出電壓范圍，如果某一片燃料電池單板的輸出電壓不

3、在正常范圍內，那么這片燃料電池單板可能發(fā)生了故障。在燃料電池極板串聯發(fā)電的情況下，一片燃料電池單板的故障必然造成燃料電池停止運行，由于燃料電池是電化學反應的載體，一片燃料電池單板的故障甚至會腐蝕整個燃料電池系統的核心部分燃料電池堆。所以確保每一片燃料電池單板的正常運行是質子交換膜燃料電池系統正常安全運行的必要前提。因此通過檢測燃料電池單體電壓來檢測每片燃料電池單板是否正常就成為燃料電池運行系統過程中非常重要的檢測環(huán)節(jié)。 在質子交

4、換膜燃料電池監(jiān)控系統中，燃料電池單體電壓檢測系統是相對獨立的部分。燃料電池單體電池電壓檢測系統可以集成在整個燃料電池監(jiān)控系統中成為監(jiān)控系統的一個子系統，也可以以燃料電池單體電壓檢測器的形式獨立于燃料電池監(jiān)控系統，在燃料電池外部獨立使用。 在燃料電池系統在開發(fā)以及正常運行的過程中另一個重要的檢測裝置是電子負載。電子負載基本原理是模擬燃料電池將要為之供電的負載或者常見負載來檢測質子交換膜燃料電池單體電池系統在對應不同負載的情況下的輸

5、出電壓和電流以及功率。這對于在開發(fā)過程中燃料電池系統的實際輸出功率范圍的測定是非常重要并且有效的。 本文的研究就是基于用良好的監(jiān)測系統來保證燃料電池系統正常運行以及良好運行的目的，在實驗室研發(fā)的質子交換膜燃料電池系統的基礎上，進行了PEMFC單體電池電壓檢測器和電子負載的開發(fā)。主要工作是： 1.單體電池電壓檢測器的硬件設計，實現燃料電池堆的單體電池電壓的巡回檢測； 2.電子負載的硬件設計； 3.探討進一步