SZJ-XNY130型 燃料电池发电教学实训系统
一、设备概述：
“SZJ-XNY130型燃料电池发电教学实训系统”是一种将燃料氢气作为还原剂与空气中的氧气作为氧化剂进行电化反应，并将化学能直接转换成电能的高效发电装置（化学反应式为H2＋1/2O2® H2O）。燃料电池可以作为发电站或车辆的动力源。燃料电池与内燃机相比，至突出的优点是高的能量转化效率和极低的环境污染，在现实生活中电能是一种清洁的能源，因此燃料电池输出的是清洁的能源。
为响应政府节能减排号召，促进新能源生力军健康、和谐发展，针对广大院校需求，我司研制并生产了《燃料电池发电教学实训系统》。
二、应用范围：
主要面向职高、大学、研究生、以燃料电池发电为主课题的研究和培训。
系统由自吸式PEM燃料电池堆、金属氢化物氢瓶及其组件燃料电池控制器、直流线性负载，交流线性负载，直流感性负载和测试仪表组成。
三、技术参数：
编号 | 组件 | 说明 |
1 | 自吸式PEM燃料电池堆 | 用来作为电能的输出 |
2 | 金属氢化物氢瓶及其组件 | 用来给燃料电池提供氢燃料 |
3 | 线性负载电流表 | 用来测量直流负载电流 |
4 | 线性负载电压表 | 用来测量直流负载电压 |
5 | 交流电压表 | 用来测量交流离网、并网运行过程中负载电压 |
6 | 交流电流表 | 用来测量交流离网、并网运行过程中负载电流 |
7 | 计时器 | 用来累计氢瓶使用时间 |
8 | 温度表 | 用来反映电堆周围环境温度 |
9 | 线性电阻负载箱 | 用来作为阻性负载 |
10 | 电机/轴流风扇 | 用来作为感性负载 |
11 | DC/DC电源模块（9V） | 仪表供电 |
12 | DC/DC电源模块（12V） | 将燃料电池输出波动直流电转化为12V直流电 |
13 | 燃料电池控制器 | 控制燃料电池风扇转速和定时排气 |
三、各部件参数：
1、 燃料电池：
燃料电池是本教学平台的核心组成部分，将氢瓶供给的氢气转换成电能，供负载使用。
2、产品优势：
具有重量轻，体积小，便于携带；静音设计；结构简单，可靠性高：启动速度快，响应时间短，适合于各种应用环境；环境适应性好，适应各种天气变化；
3、其规格如下：
◆ 电池功率为50w；
◆ 开路电压为15～30V；
◆ 工作电压为11V时，电流为4.15A，电池温度为41.5℃；
◆ 风机电压为10.5V；
◆ 尾气排放阀排气间隔为12秒，每次排气时间为0.3秒。
燃料电池安装要注意通风，确保空气顺畅流通，有助与反应空气的吸入和电池的散热。安装时将燃料电池平放，风扇朝上，散热口朝下，尾气排放口通过排气管接电池阀，接上燃料气瓶即可发电。
4、金属氢化物氢瓶：
◆ 金属氢化物氢瓶用来给燃料电池供应燃料，其规格为：
◆ 贮氢容量（ 20℃）： 500L
◆ 放氢流速（ 20℃）： >5L/min
◆ 放氢压力（ 20℃）： ≥0.3MPa
◆ 使用环境温度：0～60℃
◆ 产品氢纯度：99.99％～99.9999％
◆ 原料氢： ≥98％（普通工业氢）
◆ 充氢压力：2.0～3.0MPa
◆ 充氢环境温度：0～40℃
◆ 热交换方式：空气自然对流或强制对流
◆ 重量：4.5kg
◆ 外形尺寸：长420mm，直径50mm
◆ 金属氢化物氢瓶具体使用规则见附件B。
5、钢瓶：（带减压阀门和压力表）
用来给金属氢化物充气，使用使要符合氢气使用安全技术规程(GB 4962-85) 。
6、本实验系统可以使用如下规格瓶装氢气：
◆ 容积：4L
◆ 压力：15MPa
◆ 氢气纯度：99.999％高纯氢
◆ 减压器规格：至大输入压力（25MPa），至大输出压力（0.25MPa）
◆ 充氢具体操作见附件C。
7、仪表：
电流表：本教学平台共有2个电流表，量程和误差分别为AC5A和DC20A±0.2％。用来测量燃料电池输出总电流和交流电参数。
电压表：本教学平台共有2个电压表，量程和误差分别为AC 500V和DC 50V±0.2％。用来测量燃料电池输出电压、负载电压和交流输出电压。
计时器：本教学平台共有1个计时器，量程为100小时，主要用来累计氢瓶使用时间，以便准时充气。当开启电堆时按下计时器的计时按钮，关闭电堆前按停止按钮保存数据，清除累计时间可按清除按钮。
温度表：本教学平台有1个温度表，量程和误差分别是-19.9～99.9℃和±1％。用来反映环境温度。
8、负载：
线性负载：是一个变阻箱，阻值变换范围为0～1999欧姆，阻值至小变化值为0.1欧姆；至大可承受功率为10W。
感性负载：是一个额定电压为12V,转速为1440r/min的轴流风机。
9、DC/AC：
本教学平台共有7个DC/AC电源模块：
1. DCW300-12S12（1个）：将燃料电池发出的直流19V电能转换为AC220V±5％的交流电压，为负载和其他供电。技术参数：输入电压范围9～18V，输出电压Ac220V，输出电流1.2A，输出功率300W。
2. DCN200-12S09（1个）：将10-28V直流电压转换为186～260V±5％的交流电压，向电网进行反向送电（并网）。
四、技术参数：
◆ AC标准电压范围： 90V-140V/180V-260VAC
◆ AC频率范围： 55Hz~63Hz/45Hz~53Hz
◆ 输出电流总谐波失真： THDIAC <5%
◆ 相 位 差： <1%
◆ 岛效应保护： VAC;f AC
◆ 输出短路保护： 限流
◆ 显示方式： LED
◆ 待机功耗： <2W
◆ 夜间功耗： <1W
◆ 环境温度范围： -25 ℃~60℃
◆ 环境湿度： 0~99%(Indoor Type Design)
紧急停止开关和漏电保护器：
为了保护本教学平台的重要部件，避免一些由于人为的操作失误而导致的重大事故的发生，我们在电源前端重要部件前加入了紧急停止开关和漏电保护开关，
五、实验项目：
实验1、燃料电池能量转换原理实验；
实验2、反应条件对燃料电池堆性能影响实验；
实验3、燃料电池堆负载实验；
实验4、燃料电池堆在恒定负载条件下V-I、P-I特性实验；
实验5、燃料电池堆在变化负载条件下V-I、P-I特性实验；
实验6、电力电子转换实验；
实验7、燃料电池驱动线性负载实验；
实验8、燃料电池驱动LED阵列实验；
实验9、燃料电池驱动电机实验；
实验10、燃料电池燃料电池对移动设备供（充）电实验
实验11、燃料电池燃料电池驱动感性负载实验；
实验12、燃料电池燃料电池驱动并网模块并网实验；
实验13、线形负载和灯泡负载电堆性能实验。
实验14、恒值负载电堆性能实验。
实验15、不同温度电堆性能曲线实验。
实验16、不同压力电堆性能曲线实验。
实验17、不同尾气排放量电堆性能曲线实验。
实验18、相对电堆性能曲线实验。
实验19、不同类型电堆性能评价实验。
六、基本配置表：
序号 | 名 称 | 型 号 | 数 量 | 单 位 |
1 | 燃料电池发电教学实训系统 | SZJ-XNY130型 | 1 | 台 |
2 | 50w自吸式PEM燃料电池堆 | 1 | 台 | |
3 | 金属氢化物氢气瓶 | 1 | 只 | |
4 | 燃料电池控制器 | 1 | 台 | |
5 | 实验电源模块（系统内部） | 2 | 套 | |
6 | 实验测量仪表（系统面板） | 1 | 套 | |
7 | 实验附件 | 1 | 套 | |
8 | 实验说明书及指导手册 | 1 | 册 |
SZJ-XNY131型 氢燃料电池模型车
一、产品简介：
“SZJ-XNY131型氢燃料电池模型车”是利用光线照射在太阳能电池板上产生电能，然后利用产生的电能作用在电解电池模块上，使水发生电解产生氢气和氧气。氢气和氧气进入到发电模块产生电能，带动小车运行或对小车内部储能模块充电。
通过该模型车的使用可以使学生对电解水过程和其逆过程——氢氧反应产生电能，电能通过微型电动机产生动能，有一个直观的认识。
电解电池模块是一种把电能转化为化学能的装置。化学反应在质子交换膜的两侧发生。通过在电解电池模块两端加直流电压，在负极侧产生氢气（负极化学反应式为，2H+＋2e-®H2），在正极侧产生氧气（正极化学反应式为，H2O®2H+＋1/2O2＋2e-）。产生的气体被收集在储罐中。
质子交换膜燃料电池是一种将燃料氢气作为还原剂与空气中的氧气作为氧化剂进行电化反应，并将化学能直接转换成电能的高效发电装置（化学反应式为H2＋1/2O2® H2O）。燃料电池可以作为发电站或车辆的动力源。燃料电池与内燃机相比，至突出的优点是高的能量转化效率和低的环境污染。
二、性能结构：
“中瓯牌氢燃料电池模型车”主要由5部分构成：A为太阳能电池模块，B为电解电池模块，C为水、氢气、氧气储罐，D为发电电池模块，E模型车及遥控操控手柄。
三．技术参数：
1.太阳能电池：
◆ 开路电压：3.6VDC
◆ 短路电流：245 mA
◆ 至大电压输出：2.8VDC
◆ 至大电流输出：200mA
◆ 输出功率：0.48W
2.可逆PEM燃料电池：
◆ 电解器
需求电压1.4-1.8VDC
氢气及氧气储存15ml
◆ 燃料电池
功率输出0.4W
电压输出 0.4-1.2V
3.小车模型：
◆ 尺寸: 210x110x45mm（尺寸仅供参考）
◆ 马达电压:0.5-3.0V
◆ 氢气消耗率: 3-5ml/min
◆ 小车驱动时程3-5min
四、安全注意事项：
◆ 电解电池模块注意事项
1. 只能使用去离子水。
2. 每次使用前先用去离子水浸泡电极10分钟。
3. 当使用直流电压源与电解电池模块连接时，要注意电池的正负极不要接反（如接反会造成电解电池模块损坏），至大工作电流不要超过0.6A。
4．当完成试验后，把水从电池块中清除。
5．电解模块放在自封袋中保存
◆ 发电电池模块注意事项
1. 不要在发电电池模块的电压输出端加外电压。
2. 当发电电池模块使用完后，放在自封袋中保存。
3. 不能长时间进行短路操作。可以瞬时进行短路操作。
五、使用说明：
1．按照图上的位置，把各个模块放置在模型车体恰当的位置上。
2．把电解模块与储罐间的接口用透明塑料管进行连接。
3. 向储罐中加入水，使电解电池充满水。
4．把太阳能电池板的正、负极与电解电池的正、负极分别相连接，用光源照射太阳能电池板或将太阳能电池板放在阳光下，有气体在电解电池两侧产生。
5.电解几分钟后，把模型车驱动模块的正负极与发电电池的正负极连接，电池产生电能使模型车驱动电机转动，推动模型车运动。
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