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燃料電池堆和系統(tǒng)功率密度的正確測(cè)試方法

發(fā)布時(shí)間：

2022-06-02

完成燃料電池系統(tǒng)性能試驗(yàn)后，制造商應(yīng)對(duì)被測(cè)的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行必要拆解，以便對(duì)燃料電池堆的體積進(jìn)行測(cè)量。燃料電池堆體積測(cè)量示意圖如下圖所示，并根據(jù)以下公式計(jì)算，單位為L(zhǎng)。

　　1燃料電池堆體積功率密度

　　Vstack=w×l×?/106

　　式中：

　　w—兩個(gè)端板之間的寬度(mm);l—雙極板外廓長(zhǎng)度(mm);?—雙極板外廓高度(mm);注1：寬度w不包括端板、絕緣板、集流板，但應(yīng)該包括所有極板。

　　注2：拆解過(guò)程中不應(yīng)拆解端板，防止因預(yù)緊力改變影響測(cè)量結(jié)果。

　　燃料電池堆體積示意圖

　　雙極板長(zhǎng)度應(yīng)測(cè)量燃料電池堆雙極板長(zhǎng)度方向的最遠(yuǎn)外廓尺寸，單位為mm;雙極板高度應(yīng)測(cè)量燃料電池堆雙極板高度方向的最遠(yuǎn)外廓尺寸，單位為mm，下圖枚舉了可能的測(cè)量場(chǎng)景，其他測(cè)量場(chǎng)景應(yīng)參考執(zhí)行。

　　燃料電池堆長(zhǎng)寬測(cè)量示意圖

　　其中，對(duì)于連續(xù)空白區(qū)域面積大于等于雙極板外廓面積(l*h)4%的部分，計(jì)算雙極板面積時(shí)應(yīng)去除該部分面積(氫氣、空氣、水路通道除外)。連續(xù)空白區(qū)域面積的計(jì)算，應(yīng)由第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)基于被測(cè)試對(duì)象的雙極板實(shí)物進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。

　　燃料電池堆體積功率密度 VSPstack按照下式計(jì)算，單位為kW/L。

　　VSPstack=Pstack/Vstack

　　02燃料電池系統(tǒng)額定功率按照GB/T 24554-2009第7.4章節(jié)的規(guī)定進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的額定功率試驗(yàn)。測(cè)試平臺(tái)按照規(guī)定的加載方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加載，加載到制造商申報(bào)的系統(tǒng)額定功率后持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行60min，在此期間燃料電池系統(tǒng)應(yīng)滿足：a) 燃料電池系統(tǒng)的輸出功率應(yīng)始終處于60min平均功率的97%~103%之間;b) 燃料電池系統(tǒng)輸出的60min平均功率應(yīng)不低于申報(bào)值;

　　c) 燃料電池系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行60min內(nèi)，其單電池平均電壓應(yīng)不低于0.6V，計(jì)算方式為60min燃料電池堆的平均電壓除單電池節(jié)數(shù)。

　　以燃料電池系統(tǒng)輸出的60min平均功率作為燃料電池系統(tǒng)的額定功率PFCE，根據(jù)GB/T 24554-2009第8.3章節(jié)的規(guī)定計(jì)算電堆的功率Pstack。

　　注1：?jiǎn)坞姵毓?jié)數(shù)采用雙極板(含兩端單流場(chǎng)極板)數(shù)減1的方式計(jì)算，包括空電池。

　　注2：計(jì)算質(zhì)量功率密度和體積功率密度時(shí)，燃料電池系統(tǒng)額定功率測(cè)量值以kW為單位，保留三位小數(shù);最終記錄燃料電池系統(tǒng)額定功率標(biāo)稱值時(shí)，以kW為單位，向下圓整到整數(shù)。

　　03燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量功率密度

　　按照GB/T 24554-2009第7.11章節(jié)的規(guī)定測(cè)量燃料電池系統(tǒng)的質(zhì)量m，測(cè)量時(shí)應(yīng)按照盡可能保證被測(cè)系統(tǒng)完整性的原則，應(yīng)確保被稱重的燃料電池系統(tǒng)在連接氫氣源和散熱器的條件下即可正常工作，稱重范圍包括燃料電池系統(tǒng)邊界內(nèi)的所有部分，如下圖所示，單位為kg，具體包括：

　　a) 燃料電池模塊，包括燃料電池堆、集成外殼、軋帶、固定螺桿、CVM 等;b) 氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，包括氫氣循環(huán)泵和/或氫氣引射器等;

　　c) 空氣供應(yīng)系統(tǒng)，包括空氣濾清器、消音裝置、空氣壓縮機(jī)、中冷器、增濕器等;

　　d) 水熱管理系統(tǒng)，包括冷卻泵、去離子器、PTC 等，不包括輔助散熱組件、散熱器總成、水箱、冷卻液及加濕用水;e) 控制系統(tǒng)，包括控制器、傳感器等;f) 組成燃料電池系統(tǒng)所必需的閥件、管路、線束、接頭和框架等。