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。广州加注模块工厂
随着燃料电池汽车需求的不断增加,燃料电池系统的产业化需求会越来越强烈。电堆作为燃料电池系统的关键部件之一,电堆的性能是燃料电池系统乃至整车性能的决定因素,电堆测试台架是检测电堆性能和质量的有力保障。面向燃料电池电堆产业化需求,我们应该开展燃料电池电堆的标准化、集约化的在线检测技术、快速检验技术及测试设备开发,制定标准化评价方法及测试规范,为燃料电池电堆的批量生产提供有力地支撑。燃料电池电堆测试台架由氢气单元、空气单元、氮气单元、冷却水循环单元、自动补水系统、二次冷却水系统、直流电子负载系统、安全检测连锁报警系统、上位机及控制系统等部件组成。广州加注模块工厂燃料电池测试装备可以根据实验需要进行定制和改装。
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。
燃料电池汽车虽然发展迅速,但从商业化要求角度,中国车用燃料电池技术上仍然存在一定差距,未来需加强对以下几个方面的布局:1)提高燃料电池电堆性能与比功率。目前,国内燃料电池车电堆的功率级别还普遍偏低。国内车用燃料电池堆主要以30~50 kW为主,与国际上乘用车的燃料电池功率级别100 kW左右相差甚远。2)提高燃料电池的耐久性。提高燃料电池堆及系统的耐久性,是燃料电池商业化的前提。目前,提高系统控制策略是提高燃料电池车耐久性的有效途径之一。3)降低燃料电池的成本。建议要发展低成本的材料与部件,例如低Pt催化剂与膜电极、低成本的双极板和系统部件,并实现量产,以降低电堆与系统成本。燃料电池测试装备需加强设备的可靠性和稳定性,以满足不同的测试需求和约束。
燃料电池(英语:Fuel cell)是一种主要透过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应,把燃料中的化学能转换成电能的发电装置。较常见的燃料为氢 ,其他燃料来源来自于任何的能分解出氢气的碳氢化合物,例如天然气、醇、和甲烷等。燃料电池有别于原电池,优点在于透过稳定供应氧和燃料来源,即可持续不间断的提供稳定电力,直至燃料耗尽,不像一般非充电电池一样用完就丢弃,也不像充电电池一样,用完须继续充电,也因此透过电堆串连后,甚至成为发电量百万瓦(MW)级的发电厂。燃料电池内阻是个重要的测试指标,它是衡量电子传导难易程度的主要标志,也是决定电堆发电效率的关键参数。燃料电池内阻能反应内部温度、湿度等重要参数的变化,通过对燃料电池内阻进行在线测试,可以获取电堆运行的实时动态信息,便于对燃料电池进实时监控和健康诊断,这对提高燃料电池耐久性具有非常重要的意义。 燃料电池内阻含有感抗和容抗,大小在毫欧、微欧级,而且具有时变特性,对其测试较为困难。燃料电池测试装备需根据不同的测试需求进行选择和配置,包括测试环境、电压电流范围、温度范围等参数。广州加注模块工厂
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。广州加注模块工厂
电堆的体积优化可以从结构设计和优化材料等方面展开。仿真和实验结果表明,长条形的电堆更有利于实现压力的均匀分布,增大长宽比也有助于减小电流密度的趋肤效应作用。减小封装力矩可以减小承压端板的厚度进而降低电堆长度。在考虑气体、液体均匀分配的基础上,通过长进气口有利于达到更好的气体均一性。降低体积较为有效的方式即采用更薄的双极板,实现电堆整体长度的降低。通过密封件和膜电极的结构设计,实现更紧凑的结构,也可以降低整体体积。电堆封装现采用的方式包括螺栓紧固式、绑带捆扎式。螺栓紧固式是较早采用的方式,其装配简单,设计要点为螺栓数量、分布、预紧力的大小以及螺栓预紧力的次序。绑带紧固的优势在于结构紧凑,可实现相对高的功率密度。其设计要点包括绑带材料、绑带宽度和厚度、绑带分布数量和位置。广州加注模块工厂