氫氧燃料電池裝置，氫氧燃料電池發(fā)電實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
2025-04-06 13:37 氫氧燃料電池發(fā)電實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是一種集教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、科研與技能培訓(xùn)為一體的綜合性系統(tǒng)，旨在通過模擬氫氧燃料電池的實(shí)際發(fā)電過程，幫助用戶深入理解其工作原理、性能特點(diǎn)及應(yīng)用技術(shù)。
發(fā)電原理模擬
平臺(tái)通過電解水制氫、氫氧反應(yīng)發(fā)電等過程，直觀展示氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制。用戶可觀察氫氣與氧氣在催化劑作用下的電化學(xué)反應(yīng)，理解質(zhì)子交換膜（PEM）或固體氧化物（SOFC）等不同類型電池的工作模式。
性能測(cè)試與分析
配備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流、功率、效率等參數(shù)，支持不同負(fù)載條件下的性能測(cè)試（如恒功率、變功率模式），并生成I-V特性曲線、功率密度圖等分析結(jié)果。
一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
制儲(chǔ)氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的制氫、氫氣儲(chǔ)存、氫能管理利用這幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的有機(jī)組合和展現(xiàn)。制氫的能源采用清潔的光伏發(fā)電，這不僅解決了部分光伏發(fā)電就地消納的問題，還使資源得到有效的利用。
制氫裝置由電解裝置、電功率測(cè)量、產(chǎn)氫流量測(cè)量等幾個(gè)部分組成，可監(jiān)測(cè)產(chǎn)氫流量、電解裝置輸入的電功率等參數(shù)。
儲(chǔ)氫系統(tǒng)由奧氏體材料儲(chǔ)氫罐、氣體輸送管路、控制閥等組成，該儲(chǔ)氫系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氫壓力、溫度，并可智能化設(shè)定和控制儲(chǔ)氫壓力上下限。
上述過程，光伏發(fā)電經(jīng)過DC/DC變流，經(jīng)直流母線儲(chǔ)存于蓄電池組中（蓄電池僅做穩(wěn)定調(diào)控功能），然后蓄電池經(jīng)DC/AC逆變成交流電，給電解裝置供電以產(chǎn)生氫氣，氫氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫系統(tǒng)中，需要時(shí)供給氫氧燃料電池裝置，產(chǎn)生電能，電池堆反應(yīng)后的尾氣進(jìn)入尾氣分析裝置，可進(jìn)行氣體成分分析。
制儲(chǔ)氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)表面繪制了制儲(chǔ)氫原理結(jié)構(gòu)，各測(cè)試節(jié)點(diǎn)原理清晰直觀，采用安全接插座，操作安全。
制儲(chǔ)氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)內(nèi)置了模擬氫氣泄露的仿真系統(tǒng)，可進(jìn)一步模擬貼近真實(shí)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)氣體泄露情況。
制儲(chǔ)氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)還內(nèi)置了氫能管理軟件，通過本系統(tǒng)還可以進(jìn)一步對(duì)工業(yè)組態(tài)軟件和可編程邏輯控制器在氫產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用做進(jìn)深入的學(xué)習(xí)和延伸。制氫、儲(chǔ)氫、氫能利用過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可通過上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄。通過該系統(tǒng)所驗(yàn)證的方法原理、工藝標(biāo)準(zhǔn)可直接或稍加改動(dòng)后移植到應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)。大大提高氫氣利用領(lǐng)域的安全性和數(shù)據(jù)可驗(yàn)證性。
二、主要單元參數(shù)
2.1光伏組件
輸出功率：100W；
開路電壓：23.5V；
工作電壓：17.9V；
短路電流：6.78A；
工作電流：5.57A；
2.2光伏控制裝置
額定系統(tǒng)電壓：24V；
空載損耗：≤1.2W；
光伏最大輸入電壓：150V；
最大充電電流：30A；
轉(zhuǎn)換效率：≤98%；
MPPT追蹤效率：>99%；
保護(hù)功能：接反保護(hù)，欠壓保護(hù)，過壓保護(hù)，過充保護(hù)，過載保護(hù)，短路保護(hù)，反充保護(hù)等；
2.3穩(wěn)壓逆變系統(tǒng)
電池類型：鉛酸免維護(hù)；
電池容量：12V45AH；(用2節(jié)55AH代替) 227*137*207mm
電池連接方式：串聯(lián)；
電池保護(hù)：末端接保險(xiǎn)絲；
2.4離網(wǎng)逆變器
額定輸出容量：1000VA；1500W逆變外加1000VA隔離變壓器
額定輸入電壓：DC24V；
輸入電壓保護(hù)：DC34V；
輸入電壓恢復(fù)：DC33V；
輸入欠壓保護(hù)：DC21.6V；
輸入欠壓恢復(fù)：DC24V；
空載電流：≦0.5A；
額定輸出電壓：AC220V；
額定輸出頻率:50/60HZ±0.5HZ；
輸出波形：純正弦波；
波形畸變率：≦4%；
動(dòng)態(tài)響應(yīng)：5%；
功率因素：≧0.8；
過載能力：120%/1分鐘,150%/10秒鐘；
逆變效率：90%；
絕緣強(qiáng)度：1500VAC,1分鐘；
逆變器結(jié)構(gòu)：工頻隔離；
設(shè)備保護(hù)：逆變器輸入過壓保護(hù)、蓄電池過放電保護(hù)、蓄電池反接保護(hù)、輸出過載保護(hù)、輸出短路保護(hù)、過熱保護(hù)等；
工作溫度：-25℃～60℃；
2.5電解制氫系統(tǒng)
輸入220V/50Hz，120W，AK-H500
氫氣發(fā)生器采用去離子水（即純水）電解，流量可控；
氫氣純度：不低于99.99%；
輸出流量：不低于300ml/min；
輸出壓力：≤0.4MPa；
最大功率達(dá)160W；
2.6 氫緩沖穩(wěn)定系統(tǒng)（儲(chǔ)氫罐）
采用奧氏體不銹鋼材料，耐壓不低于1.25MPa，使用壽命不低于10年，可緩沖、穩(wěn)定氫氣流量；
配置精密壓力表，精密壓力傳感器，modbusRTU/RS485或模擬量4-20mA輸出；
獨(dú)特的氫能管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理氫氣壓力，氫氣輸出，氫氣關(guān)斷等，增強(qiáng)氫氣使用的安全性和提高氫氣使用的效率。
2.7氫氣泄露仿真系統(tǒng)
系統(tǒng)耐壓：不低于1MPa；
氣體控制閥：最小開合時(shí)間50ms；
氣體泄露仿真模型：可隨機(jī)設(shè)定組合不低于9種；
包括點(diǎn)泄露，長(zhǎng)泄露，過壓泄露等
燃料電池堆
額定輸出：100W，14V/7.2A；
單電池?cái)?shù)：24片；
反應(yīng)物質(zhì)：氫氣、空氣；
供氫品質(zhì)：干燥，純度99.99%；
供氫壓力：5.8-6.5psi；
供氫流量：滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)1.4L/min；
起動(dòng)時(shí)間：<30S；
輸出電壓：DC13-23V；
增濕類型：自增濕；
冷卻類型：空冷；
環(huán)境溫度：5-35℃；
電堆工作溫度：<65℃；
2.8自動(dòng)控制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
環(huán)境檢測(cè)傳感器：
溫度檢測(cè)范圍：-40℃～85℃；
溫度檢測(cè)精度：±0.5℃；
壓力監(jiān)測(cè)范圍：0-1MPA；
傳感器供電：DC24V；
傳感器通訊接口：隔離RS485或模擬量輸出；
2.9人機(jī)界面
1）內(nèi)置氫能管理軟件現(xiàn)場(chǎng)端
觸摸屏尺寸：7″；MCGS
屏幕類型：TFT液晶顯示屏；
分辨率：800×480；
內(nèi)存：128M；
串行接口：RS232/RS485；
供電電壓：24±20%VDC；
自動(dòng)控制系統(tǒng)：
2）主控模塊
AC220V/50HZ輸入；
14數(shù)字量輸入，10數(shù)量輸出；
支持TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通信方式，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算和復(fù)雜邏輯控制；
發(fā)電原理模擬
平臺(tái)通過電解水制氫、氫氧反應(yīng)發(fā)電等過程，直觀展示氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制。用戶可觀察氫氣與氧氣在催化劑作用下的電化學(xué)反應(yīng)，理解質(zhì)子交換膜（PEM）或固體氧化物（SOFC）等不同類型電池的工作模式。
性能測(cè)試與分析
配備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流、功率、效率等參數(shù)，支持不同負(fù)載條件下的性能測(cè)試（如恒功率、變功率模式），并生成I-V特性曲線、功率密度圖等分析結(jié)果。
一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
制儲(chǔ)氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的制氫、氫氣儲(chǔ)存、氫能管理利用這幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的有機(jī)組合和展現(xiàn)。制氫的能源采用清潔的光伏發(fā)電，這不僅解決了部分光伏發(fā)電就地消納的問題，還使資源得到有效的利用。
制氫裝置由電解裝置、電功率測(cè)量、產(chǎn)氫流量測(cè)量等幾個(gè)部分組成，可監(jiān)測(cè)產(chǎn)氫流量、電解裝置輸入的電功率等參數(shù)。
儲(chǔ)氫系統(tǒng)由奧氏體材料儲(chǔ)氫罐、氣體輸送管路、控制閥等組成，該儲(chǔ)氫系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氫壓力、溫度，并可智能化設(shè)定和控制儲(chǔ)氫壓力上下限。
上述過程，光伏發(fā)電經(jīng)過DC/DC變流，經(jīng)直流母線儲(chǔ)存于蓄電池組中（蓄電池僅做穩(wěn)定調(diào)控功能），然后蓄電池經(jīng)DC/AC逆變成交流電，給電解裝置供電以產(chǎn)生氫氣，氫氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫系統(tǒng)中，需要時(shí)供給氫氧燃料電池裝置，產(chǎn)生電能，電池堆反應(yīng)后的尾氣進(jìn)入尾氣分析裝置，可進(jìn)行氣體成分分析。
制儲(chǔ)氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)表面繪制了制儲(chǔ)氫原理結(jié)構(gòu)，各測(cè)試節(jié)點(diǎn)原理清晰直觀，采用安全接插座，操作安全。
制儲(chǔ)氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)內(nèi)置了模擬氫氣泄露的仿真系統(tǒng)，可進(jìn)一步模擬貼近真實(shí)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)氣體泄露情況。
制儲(chǔ)氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)還內(nèi)置了氫能管理軟件，通過本系統(tǒng)還可以進(jìn)一步對(duì)工業(yè)組態(tài)軟件和可編程邏輯控制器在氫產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用做進(jìn)深入的學(xué)習(xí)和延伸。制氫、儲(chǔ)氫、氫能利用過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可通過上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄。通過該系統(tǒng)所驗(yàn)證的方法原理、工藝標(biāo)準(zhǔn)可直接或稍加改動(dòng)后移植到應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)。大大提高氫氣利用領(lǐng)域的安全性和數(shù)據(jù)可驗(yàn)證性。
二、主要單元參數(shù)
2.1光伏組件
輸出功率：100W；
開路電壓：23.5V；
工作電壓：17.9V；
短路電流：6.78A；
工作電流：5.57A；
2.2光伏控制裝置
額定系統(tǒng)電壓：24V；
空載損耗：≤1.2W；
光伏最大輸入電壓：150V；
最大充電電流：30A；
轉(zhuǎn)換效率：≤98%；
MPPT追蹤效率：>99%；
保護(hù)功能：接反保護(hù)，欠壓保護(hù)，過壓保護(hù)，過充保護(hù)，過載保護(hù)，短路保護(hù)，反充保護(hù)等；
2.3穩(wěn)壓逆變系統(tǒng)
電池類型：鉛酸免維護(hù)；
電池容量：12V45AH；(用2節(jié)55AH代替) 227*137*207mm
電池連接方式：串聯(lián)；
電池保護(hù)：末端接保險(xiǎn)絲；
2.4離網(wǎng)逆變器
額定輸出容量：1000VA；1500W逆變外加1000VA隔離變壓器
額定輸入電壓：DC24V；
輸入電壓保護(hù)：DC34V；
輸入電壓恢復(fù)：DC33V；
輸入欠壓保護(hù)：DC21.6V；
輸入欠壓恢復(fù)：DC24V；
空載電流：≦0.5A；
額定輸出電壓：AC220V；
額定輸出頻率:50/60HZ±0.5HZ；
輸出波形：純正弦波；
波形畸變率：≦4%；
動(dòng)態(tài)響應(yīng)：5%；
功率因素：≧0.8；
過載能力：120%/1分鐘,150%/10秒鐘；
逆變效率：90%；
絕緣強(qiáng)度：1500VAC,1分鐘；
逆變器結(jié)構(gòu)：工頻隔離；
設(shè)備保護(hù)：逆變器輸入過壓保護(hù)、蓄電池過放電保護(hù)、蓄電池反接保護(hù)、輸出過載保護(hù)、輸出短路保護(hù)、過熱保護(hù)等；
工作溫度：-25℃～60℃；
2.5電解制氫系統(tǒng)
輸入220V/50Hz，120W，AK-H500
氫氣發(fā)生器采用去離子水（即純水）電解，流量可控；
氫氣純度：不低于99.99%；
輸出流量：不低于300ml/min；
輸出壓力：≤0.4MPa；
最大功率達(dá)160W；
2.6 氫緩沖穩(wěn)定系統(tǒng)（儲(chǔ)氫罐）
采用奧氏體不銹鋼材料，耐壓不低于1.25MPa，使用壽命不低于10年，可緩沖、穩(wěn)定氫氣流量；
配置精密壓力表，精密壓力傳感器，modbusRTU/RS485或模擬量4-20mA輸出；
獨(dú)特的氫能管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理氫氣壓力，氫氣輸出，氫氣關(guān)斷等，增強(qiáng)氫氣使用的安全性和提高氫氣使用的效率。
2.7氫氣泄露仿真系統(tǒng)
系統(tǒng)耐壓：不低于1MPa；
氣體控制閥：最小開合時(shí)間50ms；
氣體泄露仿真模型：可隨機(jī)設(shè)定組合不低于9種；
包括點(diǎn)泄露，長(zhǎng)泄露，過壓泄露等
燃料電池堆
額定輸出：100W，14V/7.2A；
單電池?cái)?shù)：24片；
反應(yīng)物質(zhì)：氫氣、空氣；
供氫品質(zhì)：干燥，純度99.99%；
供氫壓力：5.8-6.5psi；
供氫流量：滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)1.4L/min；
起動(dòng)時(shí)間：<30S；
輸出電壓：DC13-23V；
增濕類型：自增濕；
冷卻類型：空冷；
環(huán)境溫度：5-35℃；
電堆工作溫度：<65℃；
2.8自動(dòng)控制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
環(huán)境檢測(cè)傳感器：
溫度檢測(cè)范圍：-40℃～85℃；
溫度檢測(cè)精度：±0.5℃；
壓力監(jiān)測(cè)范圍：0-1MPA；
傳感器供電：DC24V；
傳感器通訊接口：隔離RS485或模擬量輸出；
2.9人機(jī)界面
1）內(nèi)置氫能管理軟件現(xiàn)場(chǎng)端
觸摸屏尺寸：7″；MCGS
屏幕類型：TFT液晶顯示屏；
分辨率：800×480；
內(nèi)存：128M；
串行接口：RS232/RS485；
供電電壓：24±20%VDC；
自動(dòng)控制系統(tǒng)：
2）主控模塊
AC220V/50HZ輸入；
14數(shù)字量輸入，10數(shù)量輸出；
支持TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通信方式，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算和復(fù)雜邏輯控制；