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燃料電池堆和系統(tǒng)功率密度的正確測試方法

發(fā)布時間：

2022-06-02

完成燃料電池系統(tǒng)性能試驗后，制造商應(yīng)對被測的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行必要拆解，以便對燃料電池堆的體積進(jìn)行測量。燃料電池堆體積測量示意圖如下圖所示，并根據(jù)以下公式計算，單位為L。

　　1燃料電池堆體積功率密度

　　Vstack=w×l×?/106

　　式中：

　　w—兩個端板之間的寬度(mm);l—雙極板外廓長度(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：拆解過程中不應(yīng)拆解端板，防止因預(yù)緊力改變影響測量結(jié)果。

　　燃料電池堆體積示意圖

　　雙極板長度應(yīng)測量燃料電池堆雙極板長度方向的最遠(yuǎn)外廓尺寸，單位為mm;雙極板高度應(yīng)測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量場景，其他測量場景應(yīng)參考執(zhí)行。

　　燃料電池堆長寬測量示意圖

　　其中，對于連續(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，計算雙極板面積時應(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)域面積的計算，應(yīng)由第三方檢測機(jī)構(gòu)基于被測試對象的雙極板實物進(jìn)行測量計算。

　　燃料電池堆體積功率密度 VSPstack按照下式計算，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。測試平臺按照規(guī)定的加載方法對系統(tǒng)進(jìn)行加載，加載到制造商申報的系統(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)定計算電堆的功率Pstack。

　　注1：單電池節(jié)數(shù)采用雙極板(含兩端單流場極板)數(shù)減1的方式計算，包括空電池。

　　注2：計算質(zhì)量功率密度和體積功率密度時，燃料電池系統(tǒng)額定功率測量值以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，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)定測量燃料電池系統(tǒng)的質(zhì)量m，測量時應(yīng)按照盡可能保證被測系統(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。