上海燃料电池发动机热管理子系统测试台方案

燃料电池双极板的作用是传导电子、分配反应气并协助排出生成水，从功能上要求双极板材料是电与热的良导体、具有一定的强度以及气体致密性等；从性能的稳定性方面要求双极板在燃料电池酸性（pH=2～3）、电位（～1.1 V）、湿热（气水两相流，～80℃）环境下具有耐腐蚀性且对燃料电池其他部件与材料的相容无污染性，具有一定的憎水性协助电池生成水的排出；从产品化方面要求双极板材料要易于加工、成本低廉。燃料电池常采用的双极板材料包括硬碳板、复合双极板、金属双极板3大类。燃料电池电堆(Fuel Cell Stack)是燃料电池发电系统的关键。通常为了满足一定的功率及电压要求，电堆通常由数百节单电池串联而成，而反应气、生成水、冷剂等流体通常是并联或按特殊设计的方式（如串并联）流过每节单电池。燃料电池电堆的均一性是制约燃料电池电堆性能的重要因素。燃料电池测试装备需要进行耐久性测试，以评估其在实际使用中的性能和可靠性。上海燃料电池发动机热管理子系统测试台方案

燃料电池工作原理：燃料电池发电原理与原电池或二次电池相似，电解质隔膜两侧分别发生氢氧化反应与氧还原反应，电子通过外电路作功，反应产物为水。但与原电池不同的是，燃料电池中的反应物并非预先存储于电池内部，而是在发生反应时通入燃料气和氧化气反应后并排出生成物，因此，燃料电池并非能量存储装置而属于转化装置，在反应过程中其电极和电解质并未直接参与到反应中。燃料电池发电需要有一相对复杂的系统，除了燃料电池电堆外，还包括燃料供应子系统、氧化剂供应子系统、水热管理子系统及电管理与控制子系统等，其主要系统部件包括空压机、增湿器、氢气循环泵、高压氢瓶等，这些子系统与燃料电池电堆（或模块）组成了燃料电池发电系统。燃料电池系统的复杂性给运行的可靠性带来了挑战。江苏燃料电池发动机氢气子系统测试台解决方案燃料电池测试装备可以进行不同类型燃料电池的高温和低温测试，以评估燃料电池在不同温度条件下的工作性能。

燃料电池测试设备的主要特点：①隔离。燃料电池测试系统先要进行各种需要信号调理的测试。然后原始信号才能有数据采集系统数字化。大容量电堆具有数百个单电池。从而电压测量要求数白伏的共模抑制。因此，测试不只必须具有多个每个通道都能读取l—10V的通道．而且必须保持电堆的每一个和末尾一个电池之间高达数百伏的隔离。②数据采集系统必须能够扩展。由于燃料电池测试系统的通道数目可以从100个到1000多个．所以数据采集系统必须能够扩展。并且这些系统也要求可以进行信号的衰减和放大。③模块化。对于现在的测试系统，模块化也是必需的。因为测试系统必须能够随着生产及验证技术的变革而变革。④标定。任何测试系统都应该进行标定以确保测量有效和准确。

燃料电池电堆的性能将因基础理论、材料、部件等研发成果的应用，在输出、功率密度、耐久性和低温性能等方面将不断提升，如在比功率方面，将由目前的2.5～3.0 kW/L，逐步提升至3.5～4.0 kW/L 甚至更高，耐久性将超过20 000 h，低温情况在-40 ℃实现启动。同时随着产量的增加，其成本也将明显降低，使其更具备推广应用的价值，为节能减排做出重要贡献。燃料电池电堆的开发流程，也将随着产品化的深入，在零部件供应商和关键制造企业之间，形成优势互补，并持续优化完善。产品测试阶段在在满足国家相关标准和法规的基础上，积累形成企业的评价方法，掌握关键技术，应对不同层次产品开发需求。这一切的实现，有赖于测试能力平台的建设。测试能力平台建设，要兼顾当下产品在性能和耐久测试等方面的实际通过量需求，又要考虑产品未来3～5年的发展需求。燃料电池测试装备可以进行燃料电池及其相关技术的推广和应用，以促进燃料电池的产业化和商业化。

燃料电池的市场正在增长，据研究公司（Pike Research）估计，到2020年固定式燃料电池市场规模将达到50 GW。燃料电池的原理由德国化学家于1838年提出，并刊登在当时有名的科学杂志。基于尚班的理论，英国物理学家于1839年2月把理论证明刊登于《科学的哲学杂志与期刊》（Philosophical Magazine and Journal of Science），其后又把燃料电池设计草图于1842年刊登。当时的设计类似现今的磷酸燃料电池（英语：Phosphoric acid fuel cell）。1955年，一位为通用电气工作的化学研究员，进一步设计以磺化聚苯乙烯离子交换膜作电解质，改变原始燃料电池。燃料电池测试装备可以进行燃料电池的动力学响应测试，以研究燃料电池的稳态和非稳态响应。江苏燃料电池发动机氢气子系统测试台解决方案

燃料电池测试装备通常包括液态燃料供应系统、氢气供应系统、水冷循环系统、数据采集及控制系统等部分。上海燃料电池发动机热管理子系统测试台方案

提供的燃料电池电堆测试台中，通过计算机辅助控制所述燃料电池电堆测试台的氢气系统和空气系统所包含附件是否工作，实现模拟不同附件配置模式。此外，对于同一附件配置模式，所述氢气系统和所述空气系统中的各个装置皆为模块化设置，方便拆卸和组装，易于替换为同系列中不同型号的部件。所述燃料电池电堆测试台的使用方法通过控制所述氢气循环泵、所述尾排阀、所述阳极背压阀、所述空气循环泵、所述阴极背压阀的是否工作可以模拟不同附件配置模式，所述的六种模式涵盖了车用燃料电池系统不同发展阶段的各种附件配置模式，解决了当需模拟电堆不同附件配置模式过程中测试效率低成本高的问题。上海燃料电池发动机热管理子系统测试台方案

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