CN200972505Y - 一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统，该系统包括燃料电池电极测试站、直流—交流变换装置，所述的燃料电池电极测试站产生的电力通过直流—交流变换装置逆变后驱动家用电器工作。与现有技术相比，本实用新型改善了车间的工作环境，使现有资源得到了更加充分的利用，产生了良好的效益。

Description

一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池，尤其涉及一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统。

背景技术

电化学燃料电池是一种能够将氢燃料及氧化剂转化成电能及反应产物的装置。该装置的内部核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，膜电极(MEA)由一张质子交换膜、膜两面夹两张多孔性的可导电的材料，如碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边可用导电物体将发生电化学反应过程中生成的电子，通过外电路引出，构成电流回路。

在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应，失去电子，形成正离子，正离子可通过迁移穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化剂(如氧气)的气体，如空气，通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应得到电子，形成负离子。在阴极端形成的阴离子与阳极端迁移过来的正离子发生反应，形成反应产物。

在采用氢气为燃料，含有氧气的空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢正离子(或叫质子)。质子交换膜帮助氢正离子从阳极区迁移到阴极区。除此之外，质子交换膜将含氢气燃料的气流与含氧的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆发式反应。

在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成负离子，并与阳极区迁移过来的氢正离子反应，生成反应产物水。在采用氢气、空气(氧气)的质子交换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应可以用以下方程式表达：

阳极反应：H₂→2H⁺+2e

阴极反应：1/2O₂+2H⁺+2e→H₂O

在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极(MEA)一般均放在两块导电的极板中间，每块导流电极板与膜电极接触的表面通过压铸、冲压或机械铣刻，形成至少一条以上的导流槽。这些导流电极板可以是金属材料的极板，也可以是石墨材料的极板。这些导流电极板上的导流孔道与导流槽分别将燃料和氧化剂导入膜电极两边的阳极区与阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极，膜电极两边分别是阳极燃料的导流极板与阴极氧化剂的导流极板。这些导流极板既作为电流集流母板，也作为膜电极两边的机械支撑，导流极板上的导流槽又作为燃料与氧化剂进入阳极、阴极表面的通道，并作为带走燃料电池运行过程中生成的水的通道。

为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，两个或两个以上的单电池通常可通过直叠的方式串联成电池组或通过平铺的方式联成电池组。在直叠、串联式的电池组中，一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极导流面，而另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。一连串的单电池通过一定方式连在一起而组成一个电池组。电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。

一个典型电池组通常包括：(1)燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通道，将燃料(如氢气、甲醇或由甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体)和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；(2)冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将冷却流体均匀分布到各个电池组内冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出电池组后进行散热；(3)燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料气体与氧化剂气体在排出时，可携带出燃料电池中生成的液、汽态的水。通常，将所有燃料、氧化剂、冷却流体的进出口都开在燃料电池组的一个端板上或两个端板上。

质子交换膜燃料电池可用作一切车、船等运载工具的动力系统，又可作手提式、移动式、固定式的发电装置。质子交换膜燃料电池发电系统必须包括燃料电池堆、燃料氢气供应、空气供应、冷却散热、自动控制及电能输出等各个部分。质子交换膜燃料电池运行的稳定与可靠性对作为车、船动力系统或可移式发电装置的应用是非常重要的。其中提高燃料电池堆的运行稳定与可靠性是关键。

质子交换膜燃料电池发动机在组装之前，需对生产的电极进行测试、活化、筛选，正常电极组装成发动机。目前在测试活化电极过程中所发的电，一般以灯泡或水箱作为负载，而这部分能量并没有很好的利用起来，造成了很大的浪费，特别是在夏天，测试中灯泡或水箱发热使车间的温度升高，工作环境恶劣。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可充分利用资源、改善工作环境的可支持家用电器工作的燃料电池测试系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统，其特征在于，该系统包括燃料电池电极测试站、直流-交流变换装置，所述的燃料电池电极测试站产生的电力通过直流-交流变换装置逆变后驱动家用电器工作。

所述的燃料电池电极测试站，每个测试站包括30～300张电极，每张电极的有效面积为100～500cm²，有效面积的输出电流密度为100mA/cm²～1000mA/cm²，电流为50A～500A。

所述的电极测试站测试活化电极过程中产生的电压为20V～450V的直流电，该直流电直接或逆变成交流电驱动家用电器工作。

所述的电极测试站活化电极分成多种电流密度进行活化，根据电流密度的不同驱动不同多台家用电器。

所述的直流-交流变换装置可以将20V～450V之间的直流电经过变换逆变成220V或380V的交流电。

所述的家用电器，根据其额定功率进行并联，再与电极测试站连接。

所述的家用电器包括电动空调。

与现有技术相比，本实用新型的特点是：以电动空调等作为负载，采用燃料电池电极测试活化过程中产生的电驱动空调工作，根据天气变换致冷、致热，调节车间温度，形成比较舒适的工作环境，使现有资源得到了更加充分的利用，产生了良好的效益。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

单个燃料电池测试站，包括30～300张电极，每张电极的有效面积为100～500cm²，有效面积的输出电流密度为100mA/cm²～1000mA/cm²，电流为50A～500A，以500W～1000W电动空调作为负载，进行电极的测试活化，电极活化分成多种电流密度进行，开始进行200mA活化，带动1～2台空调，活化2h；再进行400mA活化，带动3～4台空调，活化2h；接着进行800mA活化，带动5～6台空调，活化2h；然后进行1000mA活化，带动7～8台空调，活化2h，使空调夏天致冷，冬天致热，极大的改善了车间的工作环境。

实施例

如图1所示，一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统，其中燃料电池测试站1，一次活化100张电极，每张电极的有效面积为280cm²，有效面积的输出电流密度为100mA/cm²～1000mA/cm²，电流为50A～500A，输出电流与一直流-交流变换器2连接，经变换后为220V交流电，驱动1500W电动空调3工作，进行电极的测试活化的同时，调节了室温，改善了工作环境。

Claims (5)

1.一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统，其特征在于，该系统包括燃料电池电极测试站、直流—交流变换装置，所述的燃料电池电极测试站产生的电力通过直流—交流变换装置逆变后驱动家用电器工作。

2.根据权利要求1所述的一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统，其特征在于，所述的燃料电池电极测试站，每个测试站包括30～300张电极，每张电极的有效面积为100～500cm²，有效面积的输出电流密度为100mA/cm²～1000mA/cm²，电流为50A～500A。

3.根据权利要求1所述的一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统，其特征在于，所述的电极测试站测试活化电极过程中产生的电压为20V～450V的直流电，该直流电直接或逆变成交流电驱动家用电器工作。

4.根据权利要求1所述的一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统，其特征在于，所述的家用电器，根据其额定功率进行并联，再与电极测试站连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种可支持家用电器工作的燃料电池测试系统，其特征在于，所述的家用电器包括电动空调。

Images