CN213042514U - 一种氢燃料电池能量转换教学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池能量转换教学装置，展示柜体包括展示腔体、操作腔体；展示腔体呈透明状设置，展示腔体中安装有金属氢化物氢瓶、燃料电池、电流表、电压表、多组功率表、多组负载用电器；操作腔体设置在展示腔体的背面并通过隔板区分外界环境，操作腔体内安装有电子开关阀、通断开关的控制按钮，操作腔体的正后方安装有朝向展示腔体设置的广角摄像头，广角摄像头数据连接有激光投影仪。本实用新型具有结构简单、方便学员全面了解氢燃料电池工作原理、能够保证学员清楚直观的进行相关内容学习的有益效果。

Description

一种氢燃料电池能量转换教学装置

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，具体的说是一种氢燃料电池能量转换教学装置。

背景技术

随着世界经济的快速发展，能源与环境已经成为人类发展和生存的重大的问题，传统汽车使用的石油燃料正面临枯竭，而且有害尾气排放严重，为了解决能源短缺、环境污染问题，人类开发了电动汽车等新能源汽车。技术推广、教育先行，作为新能源汽车技术推广，目前部分学校已经开设相关课程，但是普遍缺少实验设备，如果购买真实新能源汽车，价格十分昂贵，不适合教学。

专利号为CN 203752880 U的一种多能源电动汽车教学设备，包括汽车底盘、汽车车身、汽车上的电器和汽车故障设置与考核系统，还包括一多能源管理系统，以及分别与此多能源管理系统相连的纯电动动力系统、内燃机动力系统、太阳能动力系统、风能动力系统、燃料电池动力系统和减速制动、排气能量回收装置，各个动力系统均能够提供汽车运行能量。该实用新型基于系统工程思想，将各种能量系统有机融合，共同驱动汽车行驶。也可单独利用各种能源系统进行实验教学和故障设置与考核，从而扩展实验内容。但是其结构庞杂，实验教学成本较高，并不适合大批量的应用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型目的是提供一种结构简单、方便学员全面了解氢燃料电池工作原理、能够保证学员清楚直观的进行相关内容学习的能量转换教学装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种氢燃料电池能量转换教学装置，包括展示台面、展示柜体，所述展示柜体固结在所述展示台面之上，所述展示柜体包括展示腔体、操作腔体；

所述展示腔体呈透明状设置，所述展示腔体中安装有金属氢化物氢瓶、燃料电池、电流表、电压表、多组功率表、多组负载用电器，所述展示腔体中布置有背景板且背景板将展示腔体分割为正反两面，所述金属氢化物氢瓶、燃料的电池、负载用电器均在展示腔体正反两面展示，所述电流表、电压表、功率表均配套两组显示屏并分别安装在背景板的正反两面，所述金属氢化物氢瓶通过进气管与燃料电池连通且所述进气管上安装有电子开关阀，所述电流表、电压表、功率表、负载用电器均与燃料电池电性连接，所述负载用电器上均设置有通断开关；

所述操作腔体设置在展示腔体的背面并通过隔板区分外界环境，所述操作腔体内安装有所述电子开关阀、通断开关的控制按钮，所述操作腔体的正后方安装有朝向展示腔体设置的广角摄像头，所述广角摄像头数据连接有激光投影仪。

还设置有电子温度计、计时器，所述电子温度计、计时器均设置有两组显示屏并分别安装在背景板的正反面上，所述电子温度计采用红外测温仪并与燃料电池相对布置对燃料电池温度进行检测。

所述金属氢化物氢瓶采用附带有减压器的钢瓶，所述金属氢化物氢瓶中填充有纯度在99.99％～99.9999％的工业氢，并通过空气自然对流或强制对流的方式进行热交换。

所述展示腔体内安装有散热风扇且散热风扇与外界环境相通，所述燃料电池上通过尾气排放口与外界环境相连通且尾气排放口处安装有尾气排放阀。

所述功率表包括线性负载功率表、感性负载功率表、阻性负载功率表，分别测量所述燃料电池的线性负载功率、感性负载功率、阻性负载功率。

还设置有多组DC-DC电源模块并分别与燃料电池、电流表、电压表、各组所述功率表电性连接。

所述电子开关阀配套连接有开关指示灯，开关指示灯安装在所述背景板上，各组所述负载用电器均配套连接有工作指示灯，工作指示灯安装在所述背景板上。

本实用新型的有益效果：本申请结构简单，保证其生产成本、教学成本维持在适当水平线上；通过各种元器件的组合检测，能够完成燃料电池能量转换原理实验、反应条件对燃料电池性能影响实验、燃料电池负载实验、燃料电池在恒定负载条件下V-I、P-I特性实验、燃料电池在变化负载条件下V-I、P-I特性实验、电力电子转换实验、燃料电池驱动负载实验，方便学员全面了解氢燃料电池的工作原理；

在进行教学实验展示时，展示腔体正面的内容直接面向学员，学员可直观的了解氢燃料电池的工作原理，展示腔体背面的内容面向教师，可方便教师进行相关实验操作，同时展示腔体背面的内容通过广角摄像头拍摄并由激光投影仪进行投影，方便学员清楚的了解氢燃料电池的工作原理。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中展示腔体正面的结构示意图；

图3为本实用新型中展示腔体背面的结构示意图。

图中：1展示台面、2展示腔体、3操作腔体、4金属氢化物氢瓶、5燃料电池、6电流表、7电压表、8功率表、9负载用电器、10背景板、11进气管、12电子开关阀、13通断开关、14电子温度计、15计时器、16开关指示灯、17工作指示灯、18广角摄像头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种氢燃料电池能量转换教学装置，包括展示台面1、展示柜体，展示柜体固结在展示台面1之上，展示柜体包括展示腔体2、操作腔体3；

展示腔体2呈透明状设置，展示腔体2中安装有金属氢化物氢瓶4、燃料电池5、电流表6、电压表7、多组功率表8、多组负载用电器9，展示腔体2中布置有背景板10且背景板10将展示腔体2分割为正反两面，金属氢化物氢瓶4、燃料的电池、负载用电器9均在展示腔体2正反两面展示，电流表6、电压表7、功率表8均配套两组显示屏并分别安装在背景板10的正反两面，金属氢化物氢瓶4通过进气管11与燃料电池5连通且进气管11上安装有电子开关阀12，电流表6、电压表7、功率表8、负载用电器9均与燃料电池5电性连接，负载用电器9上均设置有通断开关13；

操作腔体3设置在展示腔体2的背面并通过隔板区分外界环境，操作腔体3内安装有电子开关阀12、通断开关13的控制按钮，操作腔体3的正后方安装有朝向展示腔体2设置的广角摄像头18，广角摄像头18数据连接有激光投影仪。

本实用新型中，还设置有电子温度计14、计时器15，电子温度计14、计时器15均设置有两组显示屏并分别安装在背景板10的正反面上，电子温度计14采用红外测温仪并与燃料电池5相对布置对燃料电池5温度进行检测；

金属氢化物氢瓶4采用附带有减压器的钢瓶，金属氢化物氢瓶4中填充有纯度在99.99％～99.9999％的工业氢，并通过空气自然对流或强制对流的方式进行热交换；

展示腔体2内安装有散热风扇且散热风扇与外界环境相通，燃料电池5上通过尾气排放口与外界环境相连通且尾气排放口处安装有尾气排放阀；

功率表8包括线性负载功率表8、感性负载功率表8、阻性负载功率表8，分别测量燃料电池5的线性负载功率、感性负载功率、阻性负载功率；

还设置有多组DC-DC电源模块并分别与燃料电池5、电流表6、电压表7、各组功率表8电性连接；

电子开关阀12配套连接有开关指示灯16，开关指示灯16安装在背景板10上，方便确认金属氢化物氢瓶4是否与燃料电池5接通，各组负载用电器9均配套连接有工作指示灯17，工作指示灯17安装在背景板10上，方便确认对应的负载用电器9是否进行工作。

本实用新型的工作原理是：使用时，开启燃料电池5并将金属氢化物氢瓶4上安装的电子开关阀12打开将工业氢通入燃料电池5进行发电，通过电流表6检测燃料电池5工作时产生的电流以及加入负载用电器9后电流的变化，燃料电池5在工作过程中产生的电压经过DC-DC电源模块进行电压调节后，通过电压表7检测电压，功率表8包括线性负载功率表8、感性负载功率表8、阻性负载功率表8，分别测量燃料电池5的线性负载功率、感性负载功率、阻性负载功率，通过上述数据的检测方便学员了解燃料电池5的能量转化过程以及工作原理，方便学员对燃料电池5的工作原理的深刻理解；

通过各种元器件的组合检测，能够完成燃料电池5能量转换原理实验、反应条件对燃料电池5性能影响实验、燃料电池5负载实验、燃料电池5在恒定负载条件下V-I、P-I特性实验、燃料电池5在变化负载条件下V-I、P-I特性实验、电力电子转换实验、燃料电池5驱动负载实验；

其中燃料电池5能量转换原理实验能够达到描述燃料电池5的原理、描述反应堆的原理和应用、完成燃料电池5电路的测量的目的，反应条件对燃料电池5性能影响实验能够掌握反应条件对燃料电池5堆性能的影响，燃料电池5负载实验能够掌握燃料电池5堆负载调节及反应堆数据测量，燃料电池5在恒定负载条件下V-I、P-I特性实验能够掌握电池堆在恒定负载条件下V-I、P-I特性，燃料电池5在变化负载条件下V-I、P-I特性实验能够掌握燃料电池5堆在变化负载条件下V-I、P-I特性，电力电子转换实验能够掌握电力电子转换原理，燃料电池5驱动负载实验能够实现燃料电池5驱动线性负载的电路连接及检测；

DC-DC电源模块一般设置为组，其中型号为DCW50-12S12设置1组，将燃料电池5发出的直流电转换为12V±5％的直流电压，其输入电压范围9～18V，输出电压12V，输出电流4.2A，输出功率50W；其中型号为DCN5-12S09设置6组，将12直流电压转换为9V±5％的直流电压，给电流表6、电压表7、功率表8及计时器15供电，其输入电压12V，输出电压9V，输出电流400mA，电源输出功率5W；

在进行教学实验展示时，展示腔体2正面的内容直接面向学员，学员可直观的了解燃料电池5的工作原理，展示腔体2背面的内容面向教师，可方便教师进行相关实验操作，同时展示腔体2背面的内容通过广角摄像头18拍摄并由激光投影仪进行投影，方便学员清楚的了解燃料电池5的工作原理。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种氢燃料电池能量转换教学装置，其特征在于：包括展示台面(1)、展示柜体，所述展示柜体固结在所述展示台面(1)之上，所述展示柜体包括展示腔体(2)、操作腔体(3)；

所述展示腔体(2)呈透明状设置，所述展示腔体(2)中安装有金属氢化物氢瓶(4)、燃料电池(5)、电流表(6)、电压表(7)、多组功率表(8)、多组负载用电器(9)，所述展示腔体(2)中布置有背景板(10)且背景板(10)将展示腔体(2)分割为正反两面，所述金属氢化物氢瓶(4)、燃料的电池、负载用电器(9)均在展示腔体(2)正反两面展示，所述电流表(6)、电压表(7)、功率表(8)均配套两组显示屏并分别安装在背景板(10)的正反两面，所述金属氢化物氢瓶(4)通过进气管(11)与燃料电池(5)连通且所述进气管(11)上安装有电子开关阀(12)，所述电流表(6)、电压表(7)、功率表(8)、负载用电器(9)均与燃料电池(5)电性连接，所述负载用电器(9)上均设置有通断开关(13)；

所述操作腔体(3)设置在展示腔体(2)的背面并通过隔板区分外界环境，所述操作腔体(3)内安装有所述电子开关阀(12)、通断开关(13)的控制按钮，所述操作腔体(3)的正后方安装有朝向展示腔体(2)设置的广角摄像头(18)，所述广角摄像头(18)数据连接有激光投影仪。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池能量转换教学装置，其特征在于：还设置有电子温度计(14)、计时器(15)，所述电子温度计(14)、计时器(15)均设置有两组显示屏并分别安装在背景板(10)的正反面上，所述电子温度计(14)采用红外测温仪并与燃料电池(5)相对布置对燃料电池(5)温度进行检测。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池能量转换教学装置，其特征在于：所述金属氢化物氢瓶(4)采用附带有减压器的钢瓶，所述金属氢化物氢瓶(4)中填充有纯度在99.99％～99.9999％的工业氢，并通过空气自然对流或强制对流的方式进行热交换。

4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池能量转换教学装置，其特征在于：所述展示腔体(2)内安装有散热风扇且散热风扇与外界环境相通，所述燃料电池(5)上通过尾气排放口与外界环境相连通且尾气排放口处安装有尾气排放阀。

5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池能量转换教学装置，其特征在于：所述功率表(8)包括线性负载功率表(8)、感性负载功率表(8)、阻性负载功率表(8)，分别测量所述燃料电池(5)的线性负载功率、感性负载功率、阻性负载功率。

6.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池能量转换教学装置，其特征在于：还设置有多组DC-DC电源模块并分别与燃料电池(5)、电流表(6)、电压表(7)、各组所述功率表(8)电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池能量转换教学装置，其特征在于：所述电子开关阀(12)配套连接有开关指示灯(16)，开关指示灯(16)安装在所述背景板(10)上，各组所述负载用电器(9)均配套连接有工作指示灯(17)，工作指示灯(17)安装在所述背景板(10)上。

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