[实用新型]燃料电池发电系统教学实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池的发电系统教学实验装置。

背景技术

燃料电池是一种洁净高效的发电技术，是国际能源领域研究开发的热点和前沿技术，有着广阔的发展前景。燃料电池是将所供燃料的化学能直接变换为电能的一种能量转换装置，是通过连续供给燃料从而能连续获得电力的发电装置。由于其具有发电效率高，适应多种燃料和环境特性好等优点，近年来已在积极地进行开发。但是，燃料电池发电系统对生产的要求比较多，比较困难走入教学实验领域，作为新兴技术有必要在高校或更多实验室场合为人们所接受和学习。

发明内容

针对上述情况，本实用新型提供一种燃料电池发电系统教学实验装置，通过该装置，使人们对整个系统及控制过程的实现有一个较清晰的了解和理解。

为了实现该发明目的，本实用新型提供了燃料电池发电系统教学实验装置，其特征在于，包括：燃料电池控制器，反应检测装置，操作装置，燃料电池堆，所述燃料电池控制器的输出端通过所述操作装置与所述燃料电池堆相连，所述反应检测装置连接在所述燃料电池控制器与所述燃料电池堆之间。

比较好的是，所述燃料电池控制器进一步包括第一、第二、第三控制单元，所述操作装置进一步包括第一风扇、电磁阀、第二风扇，其中：所述第一控制单元输出端连接第一风扇的输入端，用以通过所述第一风扇控制所述燃料电池堆的空气风量；所述第二控制单元输出端连接电磁阀，用以通过电磁阀控制所述燃料电池堆的湿度；所述第三控制单元输出端连接第二风扇，用以通过所述第二风扇控制所述燃料电池堆的温度。

比较好的是，所述反应检测装置进一步包括：电压检测单元，其输入端连接所述燃料电池堆，其输出端连接所述第一、第二和第三控制单元的输入端，用以反馈所述燃料电池堆的电压；温度检测单元，其输入端连接所述燃料电池堆，其输出端连接所述第三控制单元的输入端，用以反馈所述燃料电池堆的实际工作温度。

上述结构的燃料电池发电系统教学实验装置具有良好的教学示意作用。

附图说明

下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本实用新型的详细描述中，本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1是本实用新型的系统结构框图。

具体实施方式

燃料电池通常是按构成的电解质来分类。现在开发最为盛行的有4种燃料电池。目前已制备了靠氢和氧的结合来产生电能的燃料电池。在这种类型的燃料电池中，非常重要的一点是对氢氧处于何种物理状态下实现燃烧的控制。如图1所示，本实用新型提供了该教学实验装置的结构框图，包括燃料电池控制器10，反应检测装置20，操作装置30和燃料电池堆40，

其中，燃料电池控制器10包括第一～第三控制单元101～103。

操作装置30连接在燃料电池控制器10和燃料电池堆40之间，用以接受控制器10的控制以调整风量、温度和湿度等物理量提供给燃料电池堆40。

为对电池堆40的实时情况进行监测和控制，本实用新型还包括反应检测装置30，该检测装置30设置在上述燃料电池控制器10和燃料电池堆40之间，用以检测有关反应时温度和电压。

上述三个控制单元均根据反应检测装置20反馈提供的燃料电池堆40的电堆电压实现控制，具体是：第一控制单元101根据电堆电压与空气风量关系，提供有关风量的数据，第一风扇301获得与该风量有关的工作电压，并提供给燃料电池堆40；第二控制单元102根据电堆电压和尾气排放频率的关系，获得电堆的尾气排放频率，并由此通过电磁阀302控制电堆的工作湿度；第三控制单元103根据电堆电压和电堆实际温度，获得电堆工作设定温度，并通过第二风扇303实现控制。

本系统使用的是空气冷却型质子交换膜燃料电池，其供气和冷却均通过风扇实现，反应生成水通过电磁阀，以尾气的形式排出。燃料电池输出性能主要表现在电堆的输出电压上，因此电堆的输出电压与电堆温度、湿度和空气供凤量有关，在不同负载条件下，确定了电堆湿度、电堆温度与电堆最佳输出电压之间的关系。同时，由于温度控制和供气风量控制存在耦合，制定了在保证最小供风量的基础上，以电堆温度控制为主的原则，解决耦合问题。

以上诸实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴应由各权利要求限定。