燃料电池测试 ni的解决方案

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1、燃料电池测试NI的解决方案来源：开关柜无线测温http://www.testeck.com介绍燃料电池正成为未来电能一个非常高效、清洁的来源。与今天的传统能源相比，燃料电池具有许多值得关注的优点。燃料电池的动力来源于一种能够从许多再生资源中提取的元素：氢。从氢到电能的转化不产生污染，而传统发电方法不仅需要使用不可再生燃料，还会造成污染。这些特性是燃料电池成为未来汽车、商业、居住、移动及其他许多电气应用的可行能源的诸多原因中最重要的两个。目前，NationalInstruments(美国国家仪器,简称NI）

2、提供了许多基于计算机的测试测量产品来辅助科学家及工程师进行燃料电池的研究、设计、验证及生产测试。NI是全球基于计算机测量的领导者，许多领先的燃料电池制造商都在开发的各个阶段使用NI硬件及软件工具来测试燃料电池。这些测试工具在许多类型的燃料电池生产及测试中都是至关重要的，包括质子交换膜（PEM）、磷酸型燃料电池（PAFC）和固体氧化物型燃料电池（SOFC）。NI的系统集成商――坐落于加拿大卡尔加里市的AdvancedMeasurements公司已使用NI基于计算机的测试测量和自动化产品开发出了多种PEM和S

3、OFC燃料电池测试系统，用于设计、验证和产品测试。图1及图2所示是AdvancedMeasurements公司（www.advmeas.com）开发的SOFC燃料电池测试系统中用来监控实时及趋势信息典型操作界面的两个LabVIEW界面。什么是燃料电池？所有燃料电池的基本工作原理都是相同的：将氢的化学能转化为电能。人们已经研究出数种不同类型的燃料电池技术。除了PEM、PAFC和SOFC之外，还有碱性燃料电池（AFC）和熔融碳酸盐（MC）燃料电池。PEM燃料电池因其相对较低的工作温度和较高的效率而广泛用于汽车

4、工业中。图3所示为PEM燃料电池的工作方式。因为一个单电池只能产生不超过1V的电压，所以大多数应用都需要多个电池。由多个象普通电池一样串联而成的燃料电池电堆可以实现更高功率的输出。有些燃料电池电堆包含数千个单体电池，能够产生车辆、商业及工业动力应用所需的高电压和大电流。燃料电池测试系统在研发（R&D）应用中，进行燃料电池测试的目的是确定和优化能量输出的特性，以及延长电堆的使用寿命和鲁棒性。在验证阶段，主要目的是优化设计以备大规模生产，以及在不降低效率的情况下降低电堆的总成本。对于制造应用，监测电堆是为了确

5、保它们符合设计规范。研究、开发或制造燃料电池的科学家及工程师需要各种测量、控制、分析及可视化工具来评估和验证燃料电池技术。燃料电池测试系统需要精确地监测和控制成百上千次测量，范围从氢燃料的流量、温度、压力和湿度到燃料电池组的输出电压和电流。测试系统必须能够监视和控制燃料电池在各种情况下的运行，并准确获得关于实时性能和工作特性等信息。测试系统还必须具有灵活性的数据采集、监视及控制的能力，以精确地控制燃料电池的工作和试验。图4所示是AdvancedMeasurements公司开发的用于固态氧化物燃料电池的测试

6、系统。图4：SOFC燃料电池测试系统工程师们不断将新方法应用到他们的测试中，不断寻求可靠、精确及灵活的测试系统来辅助缩短开发周期、提高质量和降低成本，以开发出下一代的燃料电池。测量面临的挑战燃料电池测试系统先要进行各种需要信号调理的测量，然后原始信号才能够由数据采集系统数字化。燃料电池电堆测试的一个重要特点是隔离。每个单体电池可以产生大约1伏的电压，在一个PEM中，薄膜叠在一起以提供更高的电压，所以一组电池的电压可能达到10伏。大容量电堆具有数百个电池，从而电压测量要求数百伏的共模抑制。因此，测试不仅必须

7、具有多个每个通道都能够读取1-10伏的通道，而且必须保持电堆中第一个和最后一个电池之间高达数百伏的隔离。因为燃料电池测试系统的通道数目可以从100个到1000多个，所以数据采集系统还必须能够扩展。这些系统也要求可以进行信号的衰减和放大。对于今天的测试系统，模块化也是必需的；您的系统必须能够随着生产及验证技术的变革而变革。任何测试系统都应该进行标定，以确保测量有效和准确。从上述原则可以很明显地看出，只监视电压不足以确定燃料电池的特性和控制燃料电池。另外还需要监视输出电流。因为输出电流可能非常高，所以要经常使

8、用霍尔传感器进行监测，这样工程师才能够安全地监测流过导线的电流。此方法要求进行信号调理和标定，以便将数据转化回电流值。PEM燃料电池另一个至关重要的参数是温度。要高效率地产生电能，PEM燃料电池必须在60-80°C（140-175°F）的范围内工作。监视温度的目的是优化温度的改变，以提高输出功率。热电偶和电阻式温度传感器（RTD）是监视电池组温度及反应气体温度的很好的传感器。在许多应用中，气流的压力较高，此压力必须进行监视和管