PEMFC單體電池電壓檢測器及電子負(fù)載的設(shè)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(jīng)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(jīng)開始應(yīng)用。在過去的幾十年里質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)技術(shù)已經(jīng)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(shè)備等提供動力。 除了其內(nèi)部電極性能和電池制造工藝外，監(jiān)控系統(tǒng)也是影響質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)

2、性能的一個重要因素。在質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)運行時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)電池的實際運行狀態(tài)、負(fù)載的要求等隨時調(diào)節(jié)燃料的流量、電機的轉(zhuǎn)速以及風(fēng)扇的開和關(guān)，以保證燃料電池能夠高效的運行。 而在監(jiān)控系統(tǒng)中，燃料電池單體電壓檢測系統(tǒng)是非常重要的部分。因為質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的核心部分燃料電池堆是由多塊獨立進行電化學(xué)反應(yīng)的燃料電池單板串聯(lián)構(gòu)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(nèi)，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(lián)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(xué)反應(yīng)的載體，一片燃料電池單板的故障甚至?xí)g整個燃料電池系統(tǒng)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(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)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(tǒng)過程中非常重要的檢測環(huán)節(jié)。 在質(zhì)子交

4、換膜燃料電池監(jiān)控系統(tǒng)中，燃料電池單體電壓檢測系統(tǒng)是相對獨立的部分。燃料電池單體電池電壓檢測系統(tǒng)可以集成在整個燃料電池監(jiān)控系統(tǒng)中成為監(jiān)控系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，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(tǒng)，在燃料電池外部獨立使用。 在燃料電池系統(tǒng)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(fù)載。電子負(fù)載基本原理是模擬燃料電池將要為之供電的負(fù)載或者常見負(fù)載來檢測質(zhì)子交換膜燃料電池單體電池系統(tǒng)在對應(yīng)不同負(fù)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(tǒng)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(tǒng)來保證燃料電池系統(tǒng)正常運行以及良好運行的目的，在實驗室研發(fā)的質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進行了PEMFC單體電池電壓檢測器和電子負(fù)載的開發(fā)。主要工作是： 1.單體電池電壓檢測器的硬件設(shè)計，實現(xiàn)燃料電池堆的單體電池電壓的巡回檢測； 2.電子負(fù)載的硬件設(shè)計； 3.探討進一步