干貨：實驗室選擇燃料電池測試系統(tǒng)應(yīng)注意哪些技術(shù)問題？

燃料電池具有工作溫度低、啟動響應(yīng)快、能源效率高、電池壽命長、產(chǎn)物無污染等優(yōu)點，是交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要途徑。當前，各國主要經(jīng)濟體都在加大氫燃料電池技術(shù)研究投入，破解氫燃料電池商用化難題。燃料電池測試系統(tǒng)作為氫能實驗室科研需要的儀器，發(fā)揮著重要作用。

燃料電池測試包含電池性能測試（穩(wěn)態(tài)模型、極化曲線V-I特性、極限電流、氣體計量比、擴散增益、溫度、壓力、濕度、過載等）、氣密性測試、耐久性測試及環(huán)境適應(yīng)性測試等內(nèi)容。一套功能強大的燃料電池測試系統(tǒng)可以幫助科研人員高效率完成測試工作，實驗數(shù)據(jù)更準確，結(jié)果易重現(xiàn)，節(jié)約大量的寶貴時間。

實驗室選擇燃料電池測試系統(tǒng)應(yīng)該注意哪些技術(shù)問題呢？這3個技術(shù)點值得注意。

1、自動背壓與手動背壓

背壓的作用是根據(jù)燃料電池電堆進氣需求，與空壓機配合，提供適當流量和壓力的空氣。有自動背壓與手動背壓兩種類型。實驗室一定要首先考慮自動背壓型燃料電池測試系統(tǒng)。

手動背壓依賴實驗人員的動手經(jīng)驗，操作費時費力，不能非常細膩地調(diào)控數(shù)值，反應(yīng)滯后，且存在壓力波動現(xiàn)象，測試數(shù)據(jù)受人為干預(yù)因素較大，不利于結(jié)果復(fù)現(xiàn)。

自動背壓由計算機程序控制，可以連續(xù)實時保持恒流恒壓的狀態(tài)，保證了實驗的重復(fù)性和精準性，避免物料浪費，加快研發(fā)效率。

2、電子負載

多參數(shù)極化曲線測試是典型的燃料電池測試項目，通過描述輸出電壓和電流密度曲線，表征燃料電池的電化學反應(yīng)和電子傳輸情況。在測試時，需要面臨“0V啟動"、“大電流"問題。具備“0V啟動"功能的燃料電池測試系統(tǒng)可以從0電壓開始測試，即便是滿電流帶載運行也無須擔心設(shè)備問題。

燃料電池測試系統(tǒng)的“大電流"選擇也很重要，實驗室測試所用的電子負載并不是越高越好。過高電子負載的燃料電池測試系統(tǒng)儀器規(guī)格不僅尺寸龐大，造價不菲。也非常占空間，操作復(fù)雜繁瑣，維護保養(yǎng)成本高。很多測試實驗根本用不到那么高的電流、功率。一般而言，0-300A即可滿足絕大多數(shù)測試需求。

合理的電子負載，不僅價格經(jīng)濟、不挑空間，而且功能完善、高性能。以武漢電弛新能源研制的DC 980Pro燃料電池測試系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)電子負載規(guī)格10V/240A/1600W，具備0V啟動功能，100毫秒超高響應(yīng)速度，反極也能測試，電子負載的精度、分辨率與進口設(shè)備同水平。

3、質(zhì)量流量控制

燃料電池本質(zhì)上是氫、氧化學反應(yīng)的發(fā)電裝置，質(zhì)量流量控制至關(guān)重要，是衡量一套燃料電池測試系統(tǒng)的重要指標。當參與反應(yīng)的氧氣量不足時，電堆輸出電壓降低，質(zhì)子交換膜過熱，降低電堆壽命。反之參與反應(yīng)的氧氣量過高，電堆輸出功率不會隨之增加但對應(yīng)的空壓機功耗變大，燃料電池系統(tǒng)凈輸出功率減少。[1]

以武漢電弛新能源DC 980Pro為例，流量計和壓力儀表負責主要液體、氣體和壓力測量和控制相關(guān)任務(wù)。該系統(tǒng)擁有10000:1（0.01%-大量程）超寬穩(wěn)定控制，精度可+/- 0.125%滿量程。陽極氣體流量控制可到5 SLPM，陰極氣體流量控制可達10 SLPM，應(yīng)用國際品牌T型熱電偶，連續(xù)實時檢測燃料電池質(zhì)量流量數(shù)據(jù)，為后續(xù)開發(fā)節(jié)能型燃料電池產(chǎn)品技術(shù)打下堅實基礎(chǔ)。

結(jié)語

   工欲善其事，必先利其器。燃料電池測試系統(tǒng)強大的應(yīng)用功能不僅能幫助科技工作者快速完成分析測試工作，其多功能性特點也有助于材料學、界面科學、電化學、流體力學等多學科交流創(chuàng)新，對我國氫能源技術(shù)加速發(fā)展，意義非凡。

引用資料

[1] 西南交通大學 張玉瑾, 《大功率PEMFC空氣系統(tǒng)控制策略研究》