Как выбрать испытательный стенд для топливных элементов?

Испытательные стенды для топливных элементов являются одним из важнейших инструментов в исследованиях топливных элементов. Поскольку их стоимость может варьироваться в зависимости от области применения, это одно из самых дорогостоящих вложений в исследования топливных элементов.

Оборудование для тестирования топливных элементов позволяет определить характеристики топливных элементов либо на этапе разработки, чтобы облегчить оптимизацию конструкции и используемых материалов, либо в процессе производства, чтобы провести сравнительный анализ отдельных производимых элементов. Оборудование для тестирования топливных элементов размещается в центральном узле, известном как испытательная станция топливных элементов, которая также называется испытательной установкой, испытательным стендом или испытательным стендом для топливных элементов.

Станции для тестирования топливных элементов обеспечивают контроль расхода, температуры и давления анодного и катодного газов. Станция оснащена электронной нагрузкой постоянного тока. В комплект станции также входят два датчика для измерения влажности, руководство по эксплуатации и программное обеспечение. Программное обеспечение предназначено для сбора и построения графиков данных для вольт-амперных кривых, испытаний на срок службы и считывания показаний электрода сравнения.

При выборе испытательного стенда для топливных элементов необходимо учитывать множество деталей.

• Важным фактором является характер исследования, которое вы хотите провести. Если целью исследования является проведение фундаментального научного и инженерного анализа, такого как оценка новых материалов и компонентов, конструкций электродов и т.д., то требуется система, обеспечивающая аналитические возможности. Важными характеристиками такой системы являются эксплуатационные характеристики (точность, стабильность, прецензионность) системы контроля и измерений. При тестировании топливных элементов это включает в себя контроль состояния окружающей среды и реагентов (расход, точка росы/влажность, температура элемента, давление и т.д.), а также электрические измерения (напряжение и ток). Кроме того, прибор должны быть способен применять самые современные аналитические методы, такие как непрерывное измерение сопротивления элементов в режиме реального времени с помощью прерывания тока (iR) и высокочастотного сопротивления (HFR), спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) и сканирование с контролируемым напряжением/током/мощностью и так далее.
• Полностью интегрированная и автоматизированная станция для тестирования топливных элементов в автоматическом режиме
• Насколько удобен и настраиваемый пользовательский интерфейс программного обеспечения.
• Сбор данных - это только половина задачи. Проверка целостности и значимости данных также важна. Качество данных зависит от качества (точности, прецизионности и т.д.) оборудования, используемого для проведения измерений. Повторяемые и точные показатели влажности, конструкция крепления и сборка ячейки, качество воды используемой для увлажнения и другие внешние условия могут повлиять на производительность ячейки, а также на достоверность и качество результатов исследований.
• Смачиваемые материалы из нержавеющей стали (316L) или тефлона
• Так же, чем ближе номинальная нагрузка к ожидаемой производительности испытываемого элемента или батареи топливных элементов, тем более точными будут результаты. Системы регулирования расхода топлива/реагентов и увлажнения воздуха также могут иметь недопустимые погрешности в точности при неправильных размерах. 
• Имеется ли интегрированная система безопасности.

Вот почему с помощью одной тестовой системы трудно проводить тестирование как маломощных, так и мощных приложений. Создание/покупка одной тестовой системы, обеспечивающей высокую производительность при самых разных уровнях мощности, обходится дороже, чем приобретение двух тестовых систем, каждая из которых имеет соответствующий размер для желаемого применения.

Каковы компоненты оборудования для тестирования топливных элементов и их функции?

Типичная испытательная станция для топливных элементов состоит из:

     а) Линий подготовки газа (анод и катод):

• Впуск газа: соединяет испытательную станцию с лабораторными газораспределительными линиями;
• Регулятор расхода масс: Управляет расходом газового потока;
• Система увлажнения: Управляет влажностью газового потока;
• Система подогрева газа: Управляет температурой газового потока;
• Регулятор обратного давления: Управляет давлением, при котором работает ячейка/дымовая труба;
• Водоотделитель: Удаляет жидкую воду из выходного потока.

   b) Система жидкостного охлаждения (если применимо):

• Контролирует температуру ячейки/блока и подключается к первичному контуру охлаждения с помощью лабораторной охлаждающей воды через теплообменник.

   c) Электронная нагрузка или потенциостат с модулем импеданса (EIS):

• Электрически подключается к клеммам ячейки/блока и предоставляет методы определения характеристик.

В чем основное различие между тестированием топливного элемента и тестированием комплекта топливных элементов? Что общего у этих тестов?

На испытательном стенде для топливных элементов размеры линий кондиционирования газа и контура охлаждения рассчитываются исходя из максимальной мощности тестируемого устройства, поскольку от этого зависит потребление газов и выработка тепла. Для этой части испытательной станции не очень важно, является ли тестируемое устройство одиночной топливной ячейкой большой площади или набором ячеек меньшей площади. Основным критерием является то, имеют ли они сравнимые максимальную выходную мощности. Однако электронная нагрузка или потенциостат всегда должны быть выбраны для конкретной конфигурации, поскольку их максимальный ток и напряжение определяют тип тестируемого устройства.