控制燃料電池連續(xù)工作的原理及解決方案

1、控制燃料電池連續(xù)工作的原理及解決方案 燃料電池（fc）是一種等溫舉行、挺直將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效（50-70%），環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置1。它的發(fā)電原理與化學(xué)電源一樣，電極提供轉(zhuǎn)移的場(chǎng)所，陽(yáng)極催化燃料如氫的氧化過(guò)程，陰極催化氧化劑如氧等的還原過(guò)程；導(dǎo)電離子在將陰陽(yáng)極分開(kāi)的電解質(zhì)內(nèi)遷移，電子通過(guò)外作功并構(gòu)成電的回路。但是fc的工作方式又與常規(guī)的化學(xué)電源不同，而更類似于汽油、柴油發(fā)電機(jī)。它的燃料和氧化劑不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)，而是儲(chǔ)存在電池外的儲(chǔ)罐中。當(dāng)電池發(fā)電時(shí)，要延續(xù)不斷的向電池內(nèi)送入燃料和氧化劑，排出反應(yīng)產(chǎn)物，同時(shí)也要排解一定的廢熱，以維持電池工作溫度的恒定。fc本身只打算輸出

2、功率的大小其儲(chǔ)存能量則由儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐內(nèi)的燃料與氧化劑的量打算。圖1為石棉膜型氫氧燃料電池單池（single cell）的結(jié)構(gòu)和工作原理圖氫氣在陽(yáng)極與堿中的oh 在電催化劑的作用下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成水和電子：h2 + 2 oh h2o + 2e- 0= -0.828v電子通過(guò)外電路到達(dá)陰極，在陰極電催化劑的作用下，參加氧的還原反應(yīng)：o2 + h2o +2e- 2oh 0= 0.401v生成的oh 通過(guò)飽浸堿液的多孔石棉膜遷移到氫電極。2用bl系列板卡控制器控制燃料電池延續(xù)工作的計(jì)劃為保持電池延續(xù)工作，除需與電池消耗氫、氧氣等速地供給氫、氧氣外，還需延續(xù)、等速地從陽(yáng)極（氫極）排出電池反應(yīng)生成的水，以

3、維持電解液堿濃度的恒定；排解電池反應(yīng)的廢熱以維持電池工作溫度的恒定。一個(gè)單池，工作僅0.61.0伏，為滿足用戶的需要，需將多節(jié)單池組合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)電池組（stack）。首先依據(jù)用戶對(duì)電池工作電壓的需求，確定電池組單池的節(jié)數(shù)，再依據(jù)用戶對(duì)電池組功率的要求，和對(duì)電池組效率及電池組分量與體積比功率的綜合考慮，確定電池的工作面積。以燃料電池組為核心，構(gòu)建燃料（如氫）供應(yīng)的分系統(tǒng)，氧化劑（如氧）供給的分系統(tǒng)，水熱管理分系統(tǒng)和輸出直流電升壓、穩(wěn)壓分系統(tǒng)。假如用戶需要溝通電，還需加入直流溝通逆變部分構(gòu)成總的燃料電池系統(tǒng)。因此一臺(tái)燃料電池系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)小型自動(dòng)運(yùn)行的發(fā)電廠，它高效、環(huán)境友好地將儲(chǔ)藏在燃料與氧

4、化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。闡明各分系統(tǒng)間關(guān)系的電池系統(tǒng)的方塊圖3所示。圖3bl系列板卡控制器最多有11路模擬量輸入，4路模擬量的輸出，24路的數(shù)字量的輸入，16路的數(shù)字量的輸出?？捎媚M量的輸入輸出及數(shù)字量的輸入輸出來(lái)控制和電池組關(guān)聯(lián)的各系統(tǒng)。3如何用bl系列板卡控制器循環(huán)采集多個(gè)電池組的電壓一個(gè)電池組（stack）是由多節(jié)單池（工作電壓僅0.61.0伏）組合起來(lái)，用一個(gè)bl系列的板卡控制器可輪巡采集幾十個(gè)電池組（最多可采集的電池組個(gè)數(shù)由bl系列板卡控制器的數(shù)字量的輸出的個(gè)數(shù)打算），用bl系列的板卡控制器的數(shù)字量輸出來(lái)挑選所要采集的電池組的各單池的電壓。因?yàn)楦鲉纬氐碾妷翰皇枪驳氐模鴅l系列的板卡控制器的11路的模擬量輸入是共地的，所以各單池通過(guò)信號(hào)調(diào)理板舉行差動(dòng)運(yùn)放隔離后再接到bl系列的板卡