实验报告5燃料电池电堆测试
燃料电池实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除燃料电池实验报告篇一：燃料电池综合特性实验报告燃料电池综合特性实验【实验背景】燃料电池以氢和氧为燃料，通过电化学反应直接产生电力，能量转换效率高于燃烧燃料的热机。
燃料电池的反应生成物为水，对环境无污染，单位体积氢的储能密度远高于现有的其它电池。
因此它的应用从最早的宇航等特殊领域，到现在人们积极研究将其应用到电动汽车，手机电池等日常生活的各个方面，各国都投入巨资进行研发。
按燃料电池使用的电解质或燃料类型，可将现在和近期可行的燃料电池分为碱性燃料电池，质子交换膜燃料电池，直接甲醇燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池6种主要类型，本实验研究其中的质子交换膜燃料电池。
能源为人类社会发展提供动力，长期依赖矿物能源使我们面临环境污染之害，资源枯竭之困。
为了人类社会的持续健康发展，各国都致力于研究开发新型能源。
未来的能源系统中，太阳能将作为主要的一次能源替代目前的煤，石油和天然气，而燃料电池将成为取代汽油，柴油和化学电池的清洁能源。
【摘要】燃料电池尤其是质子交换膜燃料电池(pem)以其高功率密度、高能量转换效率、可低温启动、环境友好等突出优点而受到瞩目。
本实验包含太阳能电池发电（光能—电能转换），电解水制取氢气（电能—氢能转换），燃料电池发电（氢能—电能转换）几个环节，形成了完整的能量转换，储存，使用的链条。
本实验通过研究燃料电池的工作原理，测量其输出特性，计算燃料电池的最大输出功率及效率并验证法拉第电解定律。
测量太阳能电池的特性，做出所测太阳能电池的伏安特性曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。
获取太阳能电池的开路电压，短路电流，最大输出功率等。
【关键词】燃料电池，电解池，太阳能电池【正文】一、实验目的：1、了解燃料电池的工作原理。
2、观察仪器的能量转换过程：光能→太阳能电池→电能→电解池→氢能（能量储存）→燃料电池→电能3、测量燃料电池输出特性，做出所测燃料电池的伏安特性（极化）曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。
燃料电池综合实验
燃料电池综合实验马新鑫 物基 2011301020001【实验目的】1.了解燃料电池的工作原理；2.观察仪器的能量转换过程；3.测量燃料电池输出特性，作出所测燃料电池的伏安特性（极化）曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线；4.测量质子交换膜电解池的特性，验证法拉第电解定律。
【实验原理】1、燃料电池主要包括三部分：质子交换膜、催化层、阳极和阴极。
质子交换膜，它提供氢离子（质子）从阳极到达阴极的通道，而电子或气体不能通过。
催化层是将纳米量级的的铂粒子用化学或物理的方法附着在质子交换膜表面，厚度约0.03mm ，对阳极氢的氧化和阴极氧的还原起催化作用。
膜两边的阳极和阴极由石墨化的碳纸或碳布做成，厚度0.2~0.5mm ，导电性能良好，其上的微孔提供气体进入催化层的通道，又称为扩散层。
进入阳极的氢气通过电极上的扩散层到达质子交换膜。
氢分子在阳极催化剂的作用下解离为2个氢离子，即质子，并释放出2个电子，阳极反应为：H 2 = 2H ++2e氢离子以水合质子H +（nH 2O ）的形式，通过质子交换膜到达阴极，实现质子导电。
在电池的另一端，氧气或空气通过阴极扩散层到达阴极催化层，在阴极催化层的作用下，氧与氢离子和电子反应生成水，阴极反应为：O 2+4H ++4e = 2H 2O阴极反应使阴极缺少电子而带正电，结果在阴阳极间产生电压，在阴阳极间接通外电路，就可以向负载输出电能。
总的化学反应如下：2H 2＋O 2 = 2H 2O理论分析表明，若不考虑电解器的能量损失，在电解器上加1.48伏电压就可使水分解为氢气和氧气，实际由于各种损失，输入电压高于1.6伏电解器才开始工作。
电解器的效率为：1.48100%U η=⨯电解输入根据法拉第电解定律，电解生成物的量与输入电量成正比。
在标准状态下（温度为零 ︒C ，电解器产生的氢气保持在1个大气压），设电解电流为I ，经过时间t 生产的氢气体积（氧气体积为氢气体积的一半）的理论值为：22.42ItV F=⨯氢气 式中F = e N = 9.65×104库仑/摩尔为法拉第常数，e = 1.602×10-19库仑为电子电量，N = 6.022×1023为阿伏伽德罗常数，It/2F 为产生的氢分子的摩尔（克分子）数，22.4升为标准状态下气体的摩尔体积。
燃料电池特性实验报告
燃料电池的特性测量实验燃料电池以氢和氧为燃料，通过电化学反应直接产生电力，能量转换效率高于燃烧燃料的热机。
燃料电池的反应生成物为水，对环境无污染，单位体积氢的储能密度远高于现有的其它电池。
因此它的应用从最早的宇航等特殊领域，到现在人们积极研究将其应用到电动汽车，手机电池等日常生活的各个方面，各国都投入巨资进行研发。
1839年，英国人格罗夫（W. R . Grove）发明了燃料电池，历经近两百年，在材料，结构，工艺不断改进之后，进入了实用阶段。
按燃料电池使用的电解质或燃料类型，可将现在和近期可行的燃料电池分为碱性燃料电池，质子交换膜燃料电池，直接甲醇燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池6种主要类型，本实验研究其中的质子交换膜燃料电池。
燃料电池的燃料氢（反应所需的氧可从空气中获得）可电解水获得，也可由矿物或生物原料转化制成。
本实验包含太阳能电池发电（光能－电能转换），电解水制取氢气（电能－氢能转换），燃料电池发电（氢能－电能转换）几个环节，形成了完整的能量转换，储存，使用的链条。
实验内含物理内容丰富，实验内容紧密结合科技发展热点与实际应用，实验过程环保清洁。
能源为人类社会发展提供动力，长期依赖矿物能源使我们面临环境污染之害，资源枯竭之困。
为了人类社会的持续健康发展，各国都致力于研究开发新型能源。
未来的能源系统中，太阳能将作为主要的一次能源替代目前的煤，石油和天然气，而燃料电池将成为取代汽油，柴油和化学电池的清洁能源。
【实验目的】1.了解燃料电池的工作原理。
2.观察仪器的能量转换过程：光能—太阳能电池—电能—电解池—氢能（能量存储）—燃料电池—电能。
3.测量燃料电池的输出特性，作出燃料电池的伏安特性曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线，计算燃料电池的最大输出功率和效率。
4.测量质子交换膜电解池的特性，验证法拉第电解定律。
5.测量太阳能电池的特性，作太阳能电池的伏安特性曲线以及输出功率随输出电压的变化曲线，获取太阳能电池的开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子等特性参数。
制作简单的燃料电池实验报告
制作简单的燃料电池实验报告
实验名称：简单燃料电池的制作与测试
实验目的：通过制作简单的燃料电池，了解燃料电池的基本原理和工作过程，并掌握燃料电池在实际应用中的一些特点和技术要求。
实验材料：
- 氢氧化钠(NaOH)溶液
- 活性炭粉末
- 铂丝
- 电线
- 氢气瓶
- 氧气瓶
- 两个玻璃杯
- 两块不同大小的木板
- 电压表
实验步骤：
1. 将一个玻璃杯放置于大木板上，将活性炭粉末放入玻璃杯中，并加入适量的NaOH溶液，搅拌均匀，使其成为糊状物。
2. 在另外一个玻璃杯中，添加干净的水和适量的NaOH溶液，搅拌均匀，作为负极。
3. 将铂丝固定在小木板上，然后将铂丝浸泡在活性炭糊中，作为正极。
4. 将产生的氢气从氢气瓶中送入活性炭糊中，同时将氧气从氧
气瓶中送入负极玻璃杯中。
5. 通过电线连接正、负极，使用电压表检测燃料电池的输出电
压和电流。
实验结果：
在实验过程中，我们观察到了燃料电池产生了明显的电流，同时也测量到了其输出的电压和电流。
通过测量和计算可知，该燃料电池的平均输出电压为0.7V，平均输出电流为0.2A。
实验结论：
通过本次实验，我们深入了解了燃料电池的基本原理和工作过程，并掌握了一些燃料电池在实际应用中的特点和技术要求。
同时，我们通过自己亲手制作燃料电池的方式，更好地理解了其内部构造和工作原理，这对于今后进一步学习和研究燃料电池技术具有重要的意义。
燃料电池电堆测试安全操作及保养规程
燃料电池电堆测试安全操作及保养规程燃料电池电堆是一种利用化学、物理等能量转换原理，将燃料的化学能转化为电能的新型能源设备。
为确保燃料电池电堆的正常运行和保障生命安全，需要遵守以下测试安全操作及保养规程：1. 测试前准备1.1. 装备检查在进行任何测试操作之前，确保所有测试设备符合规范、工作正常。
检查测试设备包括：•燃料电池电堆确保电堆无损坏，上下封闭正常。
电池连接正确且稳定。
•电量计确认电池的电量计已经安装，并工作正常。
•电压表检查电池与测试仪之间的连接，确认电压表正常工作。
•温度计测试过程中需要检查电池内部的温度，因此，需要检查温度计并确认其可正常录制温度数据。
•气体分析仪在测试燃料电池时，需要分析电池排出的气体成分。
因此，需要检查气体分析仪并确认其可正常工作。
1.2. 安全问题测试前相关人员需要了解并遵守以下安全规范，确保测试时能够保障生命财产安全。
•立即停止测试在测试过程中，如果发现任何不正常的情况，应立即停止测试并通知所有相关人员。
•安全距离在测试过程中，相关人员需要离电池一定距离，以确保在电池运行时不会受伤。
•防护措施运行电池时，使用密封容器将氢气和氧气隔离，防止气体泄漏。
2. 测试安全操作2.1. 电压测试•操作步骤将电池接入测试仪，并将测试仪置于电压检测模式。
将电量计连接至测试仪，以测量电池的电量。
在连通管道和阀门的同时，打开电池装置的开关。
观察并记录测试点的电压情况。
•安全提示在测试过程中，必须使用绝缘手套和绝缘鞋，以确保安全。
避免靠近电池时发生电击事故。
2.2. 温度测试•操作步骤将电池接入测试仪，并将测试仪置于温度检测模式，设定测试温度阈值。
在连通管道和阀门的同时，打开电池装置的开关。
观察并记录测试点的温度情况。
•安全提示在测试过程中，必须佩戴合适的手套和安全鞋，以确保安全。
避免靠近电池时发生电击事故。
2.3. 气体测试•操作步骤将气体分析仪连接至测试仪，并将测试仪置于气体检测模式。
燃料电池测试方案
燃料电池测试方案燃料电池是一种在氢气和氧气的帮助下产生电能的电池。
它具有环保和高效利用能源的优势，并且具有广泛的应用前景。
燃料电池测试是研究燃料电池性能以及改善其效率的重要手段之一。
下面我们来介绍燃料电池测试的方案。
一、测试设备准备在进行燃料电池测试前，需要准备各种测试设备。
首先需要一个燃料电池测试仪，用于记录电池的输出电流、电压等指标。
其次还需要氢气和氧气的供应设备，并保持其在恒定的压力和流量范围内。
最后还需要一个数据采集系统，用于记录和处理数据。
二、测试条件调整在测试参与前，需要对测试条件进行调整。
测试条件包括温度、压力、湿度等，这些都对燃料电池的性能和稳定性有着决定性的影响。
因此要进行仔细的调整。
需要注意的是，测试条件的选取需要与实际应用场景相匹配，这样才有意义。
三、检测测试指标在进行测试时，需要检测电池输出电流、电压、电功率、电阻、氢氧供应压力、供应流量等各种指标。
这些指标对于了解燃料电池的性能和特性，以及进行性能改善和优化都非常重要。
四、系统运行状态评估在测试过程中，需要根据测试数据对系统的运行状态进行评估。
根据评估结果，可以发现系统的不足并针对性地改进。
例如，对于输出功率不足的燃料电池，需要考虑优化电极的催化层或者提高燃料的纯度来提高输出功率等。
五、数据处理和分析测试完成后，需要使用数据采集系统对获取的数据进行处理和分析。
分析结果可以用来确定是否需要优化测试条件，改进电池设计，并优化运行控制策略。
还可以通过比较历史数据和新数据，了解电池性能的变化趋势以及其他可能的异常情况。
总之，燃料电池测试是对电池性能的检验，是燃料电池产品研发的必要环节。
通过对测试方案的制定和实施，可以更好地评估和改进燃料电池的性能，为其商业化应用提供有力的支撑。
燃料电池堆异常行为检测与处理技术研究
燃料电池堆异常行为检测与处理技术研究随着能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重，燃料电池技术作为一种清洁高效的能源解决方案受到了越来越多的关注。
燃料电池堆作为燃料电池系统中最重要的组成部分，其异常行为的检测与处理技术研究显得尤为重要。
燃料电池堆的异常行为可能包括但不限于堆温度异常、电压波动、气密性问题等，这些异常行为如果得不到及时有效的检测和处理，将会导致燃料电池系统性能下降甚至损坏。
因此，如何有效地检测和处理燃料电池堆的异常行为成为了研究的重点之一。
首先，针对燃料电池堆温度异常的问题，研究人员可以通过安装温度传感器实时监测堆温度，并建立温度异常检测模型，一旦发现异常情况，及时发出警报并采取相应的处理措施，如调节冷却系统或停机检修等。
此外，还可以通过优化堆的设计和控制策略，提高堆的热管理能力，减少温度异常的发生几率。
其次，对于燃料电池堆电压波动问题，可以利用电压传感器对堆电压进行实时监测，建立电压波动检测算法，检测出电压异常并及时处理。
在电压波动较大的情况下，可以通过调节电池系统的电压控制策略，减少电压波动，提高系统稳定性。
此外，气密性问题也是燃料电池堆常见的异常行为之一。
燃料电池堆的气密性一旦出现问题，将会导致气体泄漏、氧气进入阴极等严重后果。
因此，研究人员可以通过安装气密性传感器监测堆气密性，并建立气密性异常检测模型，一旦发现异常情况，立即采取相应的措施修复堆气密性问题，确保系统正常运行。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，燃料电池堆异常行为的检测与处理技术研究对于提高燃料电池系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
未来，研究人员可以进一步深入探讨燃料电池堆异常行为的检测与处理方法，提高系统自检测能力，实现燃料电池技术在能源领域的更广泛应用。
燃料电池专题第五章实验报告
燃料電池專題Special Topic in Fuel Cell第五章燃料電池系統基礎與操作指導教授:詹世弘學生:孫慶學號:s10152321.實驗目的(1)利用公式了解相對濕度和飽和蒸汽壓及溫度的關係(2)比較在不同濕度下對於燃料電池性能的影響(3)比較在不同電池溫度對於燃料電池性能的影響(4)比較不同濕度及不同溫度的效能差異,並找出最佳條件2.實驗原理,裝置與方法相對濕度（Relative humidity）其中的符號分別是：–絕對飽和溼度(加濕溫度)–最高飽和溼度(電池溫度)為了能夠計算出特定相對濕度下需要的加濕溫度需要再利用Antoine equation:A=8.10765,B=1750.286,C=238(Ex.50o C時, P=64.576mmHg ,將P帶入Antoine equation 即可得到T=42.927(O C) )將操作條件下(40 O C,60%及50 O C, 60%)的P先算出40O C P sat = 7.384KPa =55.384mmHg50O C P sat = 12.349KPa =107.626mmHg再利用Antoine equation算出所對應的溫度40O C 60/100=P/55.384 ,P=33.230mmHg50O C 60/100=P/107.626 ,P=64.576mmHg可得到如下表:溫度的改變將會影響燃料電池的水機制及質傳現象，透過改變燃料電池溫度及加濕溫度來觀測燃料電池性能傾向。
3.實驗步驟3.1進入參數設定畫面後設定參數如下表本次實驗重點為改變不同Set Temp and Inlet temp並觀察對效能的影響3.2實際操作面板截圖如上圖可以看到設定set temp為40 O C及Inlet temp為30.8O C 作為操作條件進行效能測試如上圖可以發現雖然Inlet temp設為30.8O C但實際操作時溫度還是會略有誤差3.3本次實驗操作條件本次實驗總共會調整不同電池溫度(40.50O C)及不同加濕溫度(30.754,40,42.927,50O C)來觀察對於電池性能的影響及變化如下表:編號電池溫度加濕溫度氫氣當量空氣當量相對溼度2 50o C 42.927o C1 1 60% 3 50o C 50 o C 1 1 100%4 40o C 30.754o C1 160%4.數據紀錄與分析代號說明,4.1相同溫度下不同濕度比較E / VI / mA*cm-2Fig.1 相同溫度(40o C)不同相對濕度(100%,60%)極化曲線圖 由圖1可以發現在電池溫度40o C 時相對溼度越低時反而效能越高,這有可能和電池本身質子交換膜的成分及性質有關,例如在膜材中添加Pt/SiO 2即可增加膜材本身抓水分子的能力,有助於膜材在低濕下的效能表現,但反而不利於膜材在全加濕的效能表現,因為有可能水分過多而產生水氾濫的問題E / VI / mA*cm-2Fig.2 相同溫度(50o C)不同相對濕度(100%,60%)極化曲線圖 由圖2同樣可以發現在電池溫度50o C 時相對溼度越低時反而效能越高,同樣有可能和膜材本身特性有關,往後可以朝膜材特性方面多做探討4.2相同相對溼度下不同電池溫度比較1234E / VI / mA*cm-2Fig.3 相同相對溼度(100%)不同電池溫度(40,50 o C)極化曲線圖 由圖3 可以發現在相同相對濕度(100%)的條件下,電池溫度較低的效能較好,這也有可能和電池膜材本身特性有關,例如Nafion 膜比較適合用在電池溫度100 o C 以下,但PBI 膜材會比較適合利用在電池溫度超過100 o C 以上,所以如果需要進一步解釋為何在電池溫度較低時效能較好需要討論膜材性質1234E / VI / mA*cm-2Fig.4 相同相對溼度(60%)不同電池溫度(40,50 o C)極化曲線圖由圖4 同樣可以發現在相同相對濕度(60%)的條件下,電池溫度較低的一樣效能較好,同樣和圖3一樣有可能和膜材本身特性有關,所以才會不論在全加濕或是低濕度的條件下,低電池溫度的效能都比較好4.3不同相對溼度及不同電池溫度比較1234E / V I / mA*cm-2Fig.5 相同相對溼度(60%)不同電池溫度(40,50 o C)極化曲線圖由圖5 的綜合比較圖可以發現,依照我們的操作條件下,相對溼度60%及電池溫度40 o C 的效能會是最佳的,而由圖更可以發現在較低溫度下的效能皆比較高溫度得來的好,依照四種操作條件下的效能比較圖可以讓我們很快了解到相對濕度及電池溫度對電池效能的影響,也有助於讓我們判定不同膜材適合的工作條件5.問題與討論(1)在燃料電池性能中，電池溫度高好，還是加濕溫度高好?為什麼?(請從極化曲線及定電壓性能圖中說明)Ans:藉由本次我們的實驗數據分析後可以得到的結論為在電池溫度較低及相對溼度也較低時性能最好,我認為有可能和膜材本身特性有很大的關聯(2)氣體當量比的高低對燃料電池的性能有什麼影響?為什麼?(請從極化曲線及定電壓性能圖中說明)Ans:因為本次實驗操作條件並無加入當量比故不做討論6.個人參與實驗操作我在本次的實驗中有全程參與機台的操作過程以及各種操作條件的設定,讓我能夠瞭解機台的操作及實際運作時的各種情況7.心得與結論藉由本次實驗結果可以發現在低濕低溫的條件下效能最佳,也能藉由本次實驗熟悉機台的操作以及在特定條件下找出最佳操作條件的實驗流程,更可以了解到電池溫度及進料溫度對燃料電池的重大影響。
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《燃料电池电堆测试与分析》实验报告
一.实验目的：
１.掌握PEMFC电堆测试台的基本结构和操作方法；
２.通过实测，掌握电堆极化曲线的测试方法，学会绘制极化曲线、功率曲线等图谱；
３.能将燃料电池电堆的实测性能应用于燃料电池系统的构建上；锻炼运用理论分析、解决实际问题的能力和方法。
二.实验原理：
将所需测量的PEMFC电堆与NBT燃料电池测试系统连接，通过控制平台调节燃料电池的氢气和空气流量，设置负载的电流值（也就是燃料电池电堆的电流值），观察记录电压值和功率值得变化，利用所记录的数据画出燃料电池的i-V和i-P曲线。
三.实验仪器设备和器材
四.测试平台开机顺序测试
１.打开气源，检查氢气、空气（外部供应时）的压力是否正常、去离子水的液位是否正常；室内氢气泄露报警系统是否正常；氢气、空气与水的排放口是否连接妥当，氢气管路的出口必须接于室外。
注意测试时的人员与设备的安全。
２.给测试平台上电，380V AC。
３.开启电脑，与设备联机。
４.手动设置适当的氢、空、冷却水温度（注意不应超过80℃）、各流体最低流量、电堆片数、活性面积等参数。
５.设定数据保存路径和文件名，开始记录数据。
６.测试极化曲线。
根据电堆所需要氢空流量，手动设置电流，测试极化曲线。
７.实验结束。
五.提前制作电堆运行所需氢气和空气的流量表，如下表所示。
已知条件：电堆片数：19片，单电池活性面积250cm2; 阴/阳极化学计量比：3.5/1.5; 常压
六.绘制电堆的极化曲线和功率密度曲线，需要标明必要的测试条件。
七.绘制上述极化曲线上最大功率时的单片电池电压柱状图，并计算电压的
标准偏差。
学生（签名）：
实验日期：2015.5.25。