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  • BPTEP-FD型 燃料電池發電全檢測型實驗系統
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BPTEP-FD型 燃料電池發電全檢測型實驗系統
  
BPTEP-FD型 燃料電池發電全檢測型實驗系統
  • 型號:BPTEP-FD型
  • 品牌:上海標普
  • 行業:新能源教學設備
  
  • qq:
  • MSN:
  • 電話:021-62985523 62981816

本實驗平臺主要用于研究風冷型質子交換膜燃料電池堆的性能檢測方法、控制策略、性能評價方法。實現燃料電池發電系統參量的全檢測,對影響電堆電氣輸出特性的重要參數進行監控,與上位機之間的數據傳輸。在此基礎上,研究不同操作條件下電堆輸出性能變化趨勢,改進控制算法,提高系統控制性能;優化電堆運行的操作條件,提高系統的發電效率。

定位及特色:

1、  實現燃料電池系統的電壓、電流、功率、氫氣流量、氫氣壓力、電堆溫度、風扇電壓、環境溫度的檢測與顯示。

2、  實現電堆溫度和尾氣排放控制。

3、  制定燃料電池性能測試規則,建立電堆性能評價模型。

4、  設計制作全檢測型燃料電池性能分析實驗系統平臺。

5、  電堆功率100W,儀表由系統獨立12V供電,系統耗氫1.5L/minLabview顯示界面編程。

6、  線性負載60W、可選電子負載300W、阻性負載(LED陣列)50W




能開展的主要實驗:

1、  線形負載和燈泡負載電堆性能實驗

2、  電堆溫度尋優實驗

3、  電堆溫度控制實驗

4、  氫氣壓力控制實驗

5、  電堆濕度控制實驗

6、  電堆性能檢測實驗

7、  不同操作條件的電堆性能變化實驗

一、           實驗臺設計的目的與功能

本實驗平臺主要用于研究風冷型質子交換膜燃料電池堆的性能檢測方法、控制策略、性能評價方法。實現燃料電池發電系統參量的全檢測,對影響電堆電氣輸出特性的重要參數進行監控。在此基礎上,研究不同操作條件下電堆輸出性能變化趨勢,改進控制算法,提高系統控制性能;優化電堆運行的操作條件,提高系統的發電效率。

二、           系統組成

燃料電池發電系統主要由500W風冷型質子交換膜燃料電池堆、供氣單元、電力電子轉換單元、控制單元、負載實驗單元、系統控制分析軟件六部分組成。

Hydrogen

Air

Exhaust gas

燃料電池堆

氫瓶

供氣單元

254

負載實驗單元

DC

DC

電力電子轉換單元

控制單元

系統控制與分析軟件

百瓦級風冷型燃料電池教學-科研實驗平臺系統組成示意圖

百瓦級風冷型燃料電池教學實驗平臺

三、           系統硬件配置

百瓦級風冷型燃料電池教學/科研實驗臺主要硬件配置如表一所示:

表一:百瓦級風冷型燃料電池教學/科研實驗臺硬件配置表

組件名稱

組件規格

作用說明

發電

單元

PEM風冷型燃料電池堆

100W-500W

發電裝置

金屬氫化物氫瓶

300L-500L

氫氣供給

上位機

數據采集、顯示,曲線比較

控制器

電堆溫度控制,尾氣排放周期控制

過程參數控制

供氣風扇

15W2個)

空氣供給

排氣電磁閥

+5V供電

尾氣排放

精密調壓閥

0.01-0.2MPa

氫氣壓力調節

數據傳輸

USBRS232

Zigbee模塊

有線/無線方式數據傳輸

溫度傳感器

-10-100

電堆溫度信號檢測

壓力傳感器

0.01-0.2MPa

氫氣壓力信號檢測

轉換

單元

DC/DC電源模塊

9V-18V輸入

5V/12V/24V輸出

顯示儀表供電

控制器供電

電源輸出電流表

9V供電

0-20A (50A)

9V供電

0-20V (50V)

9V供電

0-125W(1000W)

過程參量顯示

電源輸出電壓表

電源輸出功率表

負載消耗電流表

負載消耗電壓表

負載消耗功率表

電堆工作溫度溫度表

9V供電

-10-100

氫氣供氣壓力表

9V供電

0.01-0.2MPa

控制參數顯示屏

控制器關鍵參數顯示

線性電阻負載

0.1Ω- 1000Ω

定電阻模式實驗

燈泡負載

0 W –

100W(500W)

定功率模式實驗

電子負載

輸入:0-120V

0-60A0-300W

定電流模式實驗

定電壓模式實驗

四、           系統實驗設計

本實驗平臺從燃料電池堆的輸出性能檢測、控制和性能評價方面,將實驗分為六個大類,教師和研究人員可在此原則下,自行設計驗證性實驗、綜合性實驗。研究人員可根據自己的研究方向,在此基礎上自行開發專門實驗。

1、  電堆溫度尋優實驗

風冷型燃料電池堆的工作溫度,不僅受到電堆本身發電放熱的影響,也由于空氣供氣方式,受到環境溫度的影響。同時,負載變化導致的電堆輸出功率變化,也會影響電堆內部的反應環境。因此,決定電堆輸出性能的關鍵控制量-工作溫度,因此,在不同環境溫度和負載變化下,確定最佳的溫度設定值,能夠獲得最佳的輸出性能,提高發電系統效率。本實驗的目的在于,利用實驗數據,建立電堆最優工作溫度模型,為電堆溫度控制提供設定值。

2、  電堆溫度控制實驗

電堆溫度不但影響化學反應活度,同時影響電堆內部的濕度,反應的生成物-水,是由氣、液兩相組成,溫度過高會導致膜失水,溫度過低會引起電極淹沒,最終造成電堆輸出性能下降。因此,電堆工作溫度控制是控制系統最主要的功能之一。本實驗的目的在于,在實驗(1)的基礎上,設計控制算法,使電堆的工作溫度具有良好的動態和穩態特性,保證電堆輸出性能最優。

3、  氫氣壓力控制實驗

燃料電池堆是一種氫能發電裝置,氫氣壓力的變化直接影響電堆的輸出性能。同時,過高的氫壓(尤其在與空氣供氣壓力失配的情況下),容易造成質子膜破損;過低的氫壓,容易引起空氣側串氣,損壞單池陽極。因此,氫氣壓力控制是保護電堆運行安全的重要組成部分,也是保證電堆輸出性能良好的關鍵所在。本實驗的目的在于,設計控制算法,保證氫氣壓力穩定,電堆輸出性能最優,并在氫瓶供氣壓力低時,給出報警信號,保護電堆不被損壞。

4、  電堆濕度控制實驗

電堆內的濕度與質子膜的水飽和程度有著密切關系,質子的導通能力直接決定電子的產生速度。因此,適當的濕度是影響電堆輸出性能的另一個重要參數。大功率規模的水冷型電堆都有預熱增濕裝置,保證進入電堆的燃料氣體和氧化氣體有一定的溫度和濕度,使電堆具有良好的啟動特性和輸出性能。由于增加預熱增濕和循環冷卻裝置,相應加大了成本,并使系統體積過于龐大,而1kW以下小功率系統大多要求作為易攜帶的獨立電源,所以多用風冷型電堆。本實驗目的在于,利用尾氣排放方式控制電堆內濕度,設計控制算法,調節電磁閥開閉周期和PWM波占空比,保證電堆輸出性能最優。

5、  電堆性能檢測實驗

電堆的輸出性能可由不同負載變化下的電流-電壓曲線(V-I曲線)和功率-電流曲線(P-I曲線)來表征。本實驗的目的在于,通過控制電堆溫度、氫氣壓力和尾氣排放周期,在定電流、定電壓、定功率模式下,獲得電堆在單一操作條件下的性能曲線,研究曲線變化形狀,拐點位置和線性度,可以定性分析電堆反應的極化段、歐姆段和濃差段的特性。

6、  不同操作條件的電堆性能變化實驗

電堆工作溫度、氫氣供氣壓力和尾氣排放周期,可稱為燃料電池發電系統的操作條件。在不同的操作條件下,電堆的輸出性能曲線也不同。本實驗的目的在于,利用控制手段,獲得不同操作條件下的電堆性能曲線,對其形狀、拐點位置和線性度的變化進行比較,定性分析各操作條件下電堆輸出性能的優劣。

五、           系統控制分析軟件說明

本系統控制分析軟件功能包括:

電堆工作溫度、環境溫度、風扇電壓、氫氣供氣壓力、電堆輸出和負載消耗電流、電壓、功率等參數的顯示;

負載實驗方式、控制參數(包括設定溫度、設定壓力、電磁閥通斷時間、報警限值、定電流、定電壓、定電阻、定功率設定值、控制器參數等)的設定;

不同操作條件下的電堆輸出性能檢測,V-IP-IP-V的動態變化曲線顯示;

電堆溫度、氫氣供氣壓力、空氣供氣風扇電壓和尾氣排放周期控制;

1、  不同操作條件下,電堆性能曲線比較。

   

工藝流程指示和參數顯示界面          電堆工作溫度實時控制界面

   

電堆輸出性能V-I曲線動態顯示          不同工作溫度下電堆V-I曲線比較

六、           系統的功能擴展

1、  不同結構風冷型質子交換膜燃料電池堆,操作條件優化研究,提高發電系統效率。

2、  改進控制算法,提高控制系統穩態、動態性能,優化電堆輸出性能。

3、  完善電堆性能檢測手段和方法,實現電堆性能的在線檢測和在線評價。

4、  在上述研究的基礎上,開展電堆性能的故障診斷研究。



1、什么是化工原理、化工工藝類教學實訓設備?????
  答:化工原理類教學實訓設備是指化工原理和化工工藝及化工生產單元、過程裝備與控制過程工藝的教學實訓設備。 
  化學工程學及其進展化學工程學專業, 是以化學、物理和數學原理為基礎,研究物料在工業規模條件下,它所發生物理或化學狀態變化的工業過程及這類工業過程所用裝置的設計和操作的一門技術學科。化學工程學的進展:三階段:單元操作:20世紀初期。單元操作的物理化學原理及定量計算方法,奠定了化學工程做為一門獨立工程學科的基礎。 "三傳一反"概念:20世紀60年代多分支:20世紀60年代末。形成了單元操作、傳遞過程、反應工程、化工熱力學、化工系統工程、過程動態學及控制等完整體系。   
  化工教學設備是以流體流動、傳熱及傳質分離為重點,論述了化工、石油、輕工、食品、冶三分快3業等的典型過程原理及應用。教學實訓內容包括流體流動原理及應用(流體流動及輸送機械)、傳熱原理及應用(傳熱理論及設備)、傳質原理及應用(蒸餾、吸收、萃取及相應設備)、固體顆粒流體力學基礎與機械分離、固體干燥、其他單元(蒸發、結晶、吸附、混合、膜分離)等專業課程配套的相關類教學實訓裝置。廣泛應用于大專院校、大學、研究生、企業技工培訓以化工科研主課題的研究和教學培訓。是面向高等院校、職業技術學校、本科生、研究生深刻理解化工原理的實驗教學平臺。
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  答:建設化工原理相關實訓室的主要目的是培養學生實踐能力和創新能力,提高學生的綜合素質。我廠有專業的化工原理、化工工藝實訓室建設技術工程師幫你推薦最新,最全面的化工原理實驗室建設的方案:包括化工原理專業實驗室建設方案,精細化工實驗室方案,化工仿真實訓實驗室方案,化工管路拆裝實驗室方案,化工工藝實訓實驗室方案,化工工藝分析與檢驗實驗室方案,化工總控實訓室建設方案,化工電氣自動化實驗室方案,化工儀表,工程控制實驗室方案,化工單元操作技能實訓室方案,日用化工工藝實訓實驗室建設方案,應用化工技術實訓室建設方案,化學工程與工藝應用實驗室建設方案,能源化工(化工利用技術)專業實驗室方案,化工儀表自動化實訓室方案,化工單元操作技能實訓室方案,過程裝備與控制過程工程專業教學實驗室方案,雷諾演示實驗裝置教學實驗室方案,能量轉化演示實驗裝置(柏努利方程)實驗室方案,單相流動阻力測定實驗裝置建設方案,流量計性能測定實驗裝置實驗室,離心泵性能測定實驗裝置實驗室,離心泵計算機數據采集和過程控制實驗裝置建設方案,化工流體過程綜合實驗裝置建設方案,化工傳熱綜合實驗裝置建設方案,傳熱綜合實驗計算機數據采集和控制實驗裝置建設方案,洞道干燥實驗裝置建設方案,洞道干燥器計算機數據采集和過程控制實驗裝置建設方案,流化床干燥操作實驗裝置建設方案,攪拌器性能測定實驗裝置實驗室建設方案,恒壓過濾常數測定實驗裝置(真空過濾)實驗室建設方案,恒壓過濾常數測定實驗裝置(板框過濾)實驗室建設方案,旋風分離器演示實驗裝置實驗室建設方案,二氧化碳吸收實驗裝置實驗室建設方案,填料吸收塔實驗裝置實驗室建設方案,萃取塔實驗裝置實驗室建設方案,脈沖萃取塔實驗裝置實驗室建設方案,振動萃取塔實驗裝置實驗室建設方案,精餾塔實驗裝置實驗室建設方案,連續精餾計算機數據采集和過程控制實驗裝置實驗室建設方案,填料精餾塔實驗裝置實驗室建設方案,板式塔操作演示實驗裝置實驗室建設方案,超濾膜、反滲透膜分離實驗裝置(多功能膜分離實驗裝置)實驗室建設方案,中空纖維超濾膜分離實驗裝置實驗室建設方案,計算機控制多釜串聯返混性能測定實驗裝置實驗室建設方案,反應精餾裝置實驗室建設方案,共沸精餾裝置實驗室建設方案,萃取精餾裝置實驗室建設方案,過程裝備與控制綜合實驗裝置(過程裝備與控制工程專業基本實驗綜合裝置)實驗室建設方案,換熱過程設備及控制綜合實驗裝置(過程設備與控制多功能綜合實驗裝置)實驗室建設方案,活塞式壓縮機實驗裝置實驗室建設方案,薄壁容器應力測定實驗裝置實驗室建設方案,安全閥泄放性能測定實驗裝置實驗室建設方案,外壓容器穩定性測定實驗裝置實驗室建設方案,高壓圓筒形容器爆破實驗裝置實驗室建設方案,壓縮機拆裝實驗設備實驗室建設方案,離子交換實驗裝置實驗室建設方案,流線演示儀實驗室建設方案,單管升膜蒸發實驗裝置實驗室建設方案,二元系統汽—液平衡數據測定試驗裝置實驗室建設方案,三元液—液平衡數據測定試驗裝置實驗室建設方案,光化學反應裝置實驗室建設方案,氣-液-固流態化實驗裝置實驗室建設方案,乙苯脫氫反應綜合實驗裝置實驗室建設方案,釜式反應實驗裝置實驗室建設方案,內循環無梯度反應加壓實驗裝置實驗室建設方案,連續循環反應器返混性能測定裝置?實驗室建設方案等
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  答:我廠專業銷售工程師根據客戶需求提供可行性建設配置方案,雙方確認后,簽署技術協議和商務供貨合同,合同確定后,校方支付定金后我廠生產—發貨—安裝培訓調試。一般教學設備產品大多是非標類產品,我廠樣品室有部分樣品可供用戶參觀,但不是所有產品都有樣品,本廠可按照校方需求定制各類化工原理類教學設備。
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  答:鑒于貨物較大,建議使用公路物流運輸,本廠負責協同專業的物流公司配送,直接可送貨上門,并承擔運輸、保險及所有因運輸而發生的費用。
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