工作原理
聚合物電解質(zhì)燃料電池(PEFC)評估裝置的工作原理主要基于質(zhì)子交換膜(PEM)技術(shù)。PEM 是一種以含酸性基團(如磺酸、磷酸和羧酸基團等,其中以磺酸基團為主)的高分子為材料的固體電解質(zhì)膜。在燃料電池中,PEM 起到分隔燃料和氧化劑、傳導質(zhì)子和絕緣電子的作用。以下是其詳細的工作原理:
PEMFC 主要依賴一種特殊的聚合物膜,其表面涂有高分散的催化劑顆粒,形成膜電極組件(MEA)。
當氫氣作為燃料進入陽極時,在催化劑的作用下,氫氣分子被氧化為質(zhì)子(H?)和電子(e?)。
質(zhì)子通過 PEM 向陰極移動,而電子則通過外部電路流向陰極,形成電流。
在陰極,氧氣作為氧化劑,在催化劑的作用下與質(zhì)子和電子結(jié)合生成水,完成電化學反應(yīng)。
技術(shù)參數(shù)
以下是聚合物電解質(zhì)燃料電池評估裝置常見的技術(shù)參數(shù):
測試項目
試驗設(shè)備
測量儀器精度
雙極板涂層和材料因素的影響
測試臺控制允許的最大誤差
電池組成
膜電極組件(MEA):包括催化劑層、質(zhì)子交換膜和氣體擴散層,是電池的核心部分,直接影響電池的性能和效率。
密封件:用于保證電池的氣密性,防止氣體泄漏。
流場板:引導氣體在電池內(nèi)部的分布,確保氣體與電極的良好接觸。
電流集流體:收集和傳導電流。
夾持端板(端板):用于固定電池組件。
緊固件:確保電池組件的緊密連接。
溫控裝置:維持電池在適宜的工作溫度范圍內(nèi)。
測試平臺
必要設(shè)備:包括電源、負載、氣體供應(yīng)系統(tǒng)、水管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等,以滿足電池測試的各種需求。
示意圖:提供了測試平臺的結(jié)構(gòu)示意圖,幫助用戶了解設(shè)備的布局和連接方式。
測試臺控制允許的最大誤差(輸入試驗):對測試臺的控制精度有明確要求,以確保測試結(jié)果的準確性。例如,測試臺的溫度控制精度可達到 ±1℃,氣體流量控制精度可達到 ±2% 設(shè)定值,壓力控制精度可達到 ±0.5% 滿量程。
測量
儀器精度:根據(jù)不同的測量參數(shù),儀器精度有所不同。例如,氣體流量測量的精度可達到 ±1% 讀數(shù)或 ±0.1% 滿量程,壓力測量精度可達到 ±0.5% 滿量程,溫度測量精度可達到 ±0.5℃。
測量儀器和測量方法:規(guī)定了測量儀器的類型、精度和校準要求,以及具體的測量方法,如電化學阻抗譜、循環(huán)伏安法等。
測量單位:明確了各項測量參數(shù)的單位,確保數(shù)據(jù)的一致性和可比性。
氣體組成
試驗準備
標準試驗條件:規(guī)定了試驗的標準環(huán)境條件,如溫度、濕度、壓力等,以及電池的初始狀態(tài)要求。
環(huán)境條件:對試驗環(huán)境的溫度、濕度、氣流等條件進行規(guī)范,以確保試驗結(jié)果的可重復性和可靠性。
數(shù)據(jù)采集頻率:根據(jù)不同的測試項目和要求,設(shè)定合適的數(shù)據(jù)采集頻率,以獲取準確的試驗數(shù)據(jù)。
可重復性和再現(xiàn)性:明確了試驗的可重復性和再現(xiàn)性要求,確保不同次試驗結(jié)果的一致性和可靠性。
試驗樣品數(shù)量:規(guī)定了試驗所需的電池樣品數(shù)量,以滿足統(tǒng)計分析的要求。
惰性氣體或測試氣體進行氣路氣密性檢查:在試驗前,使用惰性氣體或測試氣體對氣路系統(tǒng)進行氣密性檢查,確保氣體系統(tǒng)的密封性。
初始活化和穩(wěn)態(tài)檢查:對電池進行初始活化處理,使其達到穩(wěn)定的工作狀態(tài),并進行穩(wěn)態(tài)性能檢查,以確保電池的正常運行。
關(guān)機:規(guī)定了試驗結(jié)束后的關(guān)機程序,以確保電池的安全停機。
再活化:在電池長時間停機后,需要進行再活化處理,以恢復電池的性能。
產(chǎn)品特點
高精度測量:先進的傳感器和測量技術(shù)確保數(shù)據(jù)的高精度和高可靠性,為電池性能評估提供準確依據(jù)。
多樣化測試功能:具備豐富的測試功能,可進行多種試驗項目,全面評估電池性能。如能測量電池的電流-電壓特性(極化曲線)、進行循環(huán)和線性掃描伏安法測試、開展電化學阻抗譜分析等,從而深入了解電池在不同條件下的運行狀態(tài)和性能變化。
嚴格的安全標準:遵循嚴格的國內(nèi)和國際安全標準,如 GB/T 28817-2022,確保設(shè)備操作安全可靠,保障操作人員和設(shè)備的安全。
實時數(shù)據(jù)采集與分析:強大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄和分析測試數(shù)據(jù),提供詳細的性能報告和數(shù)據(jù)圖表,幫助用戶快速了解電池性能和優(yōu)化設(shè)計。通過及時的數(shù)據(jù)反饋,用戶可以迅速對電池的設(shè)計和運行參數(shù)進行調(diào)整,以提升電池的性能和效率。
靈活的配置選項:可根據(jù)不同的測試需求進行靈活配置,滿足各種研究和開發(fā)要求。用戶可以根據(jù)具體的實驗需要,選擇不同的測試模塊、傳感器和配件,構(gòu)建適合自己的測試平臺,從而實現(xiàn)對不同類型和規(guī)格的聚合物電解質(zhì)燃料電池的全面評估。