甲醇燃料电池特征参数测量电路
发布时间：2020-12-23 14:09
为掌握甲醇燃料电池工作特性,更好地管控燃料电池运行状态,需准确测量电池特征参数。采用ATMEGA8L微控制器在无外接芯片或辅助电路的前提下实现对电池电压的高精度测量,运用DA18B20数字温度传感器进行温度测量,提升测量中的抗干扰性。利用直接测量的电压、温度、电流值等数据,作为输入参数,间接测量燃料浓度。通过实验得出:燃料电池电流值通过电子负载设定,电流值与燃料浓度相关,该方法能够辅助甲醇燃料电池工作在最佳功率输出点附近,充分发挥电池性能。
【文章来源】：电源技术. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?甲醇燃料电池发电测Ｓ裝置电路结构示意图??１．１．２电压测量??用ＡＴＭＥＬ公司ＡＴＭＥＧＡ８Ｌ作为装置微控制器，它是测??量装置的核心
测量１５个单体电池参数。测量电路结构示??意图见图１。??电压模拟信号采样时为避免因电压过高而超过有效取样??范围［１２］，取样电路前端采取了隔离技术措施，以保证放大器正??常工作微控制器内１０位精度的ＡＤ转换器是一种测量精度??高、实时性强的测量器件。??１．１．３温度测量??甲醇燃料电池运行温度是表征电池运行状态的重要参??数测量装置采用ＤＡ１８Ｂ２０数字温度传感器进行温度测??量，采集的温度数据是模拟信号，在数据输人线前端加上拉电??阻，以提升酸传感器数据线抗干扰能力。图２是ＤＡ１８Ｂ２０??数字温度传感器结构示意图。??电池取样？??换单元??图１?甲醇燃料电池发电测Ｓ裝置电路结构示意图??１．１．２电压测量??用ＡＴＭＥＬ公司ＡＴＭＥＧＡ８Ｌ作为装置微控制器，它是测??量装置的核心。该集成芯片成本低，抗干扰性能强，有较宽工??作温度范围，电磁兼容性好。该芯片还集成了?ＡＤ转换通道、??ＰＷＭ输出、看门狗电路。ＡＴＭＥＧＡ８Ｌ微控制器在无外接芯片??或辅助电路的前提下就能实现高精度电压测量目的，其性能??优于其他同类型８位芯片。??ＡＴＭＥＧＡ８Ｌ微控制器和隔离放大电路、隔离取样单元、??调试接口等共同协作，完成甲醇燃料电池电压测量工作，实时??性强、精度高。??测量装置取样模块包括小信号运算放大器及模拟信号多??路开关，能对电堆单体电压、温度等信号进行快速巡检，实现??对电压和温度精准监控与测量％—且电池组中某个数据出现??异常，能及时报警，这是保障电池正常运行的必要技术手段。??模拟信号多路开关的地址与甲醇燃料电堆单体一一对??应ｒａ。单体电池电压信号采样线与模拟多路开关端子连接ｍ。?
实验仪??型号??ＳＬＳＷ－Ｉ??外形尺寸／ｍｍ??３６５（＾）ｘ３００（￡））ｘｌ３０（／ｆ）??精确度??三位半表头：±２．５％??四位半表头：±０．０３％??数据采样方式??外围电路的组合与切换，构成数字式电压表、??电流表、欧姆表等多功能测试仪表??表２?甲醇燃料电池的具体参姜??参数??数值??运行温度／＊ｃ??７２??Ｈ２压力／ＭＰａ??０．３??〇２压力／ＭＰａ??０．３??氢气侧压力与空气侧压力的固定压差值／ｋＰａ??１０?？２０??燃料电池工作原理示意见图３，间接测量法工作原理见图??４。测量装置采样周期为８５?ｍｓ，电压和温度测量数据见表３。??实测觀精密仪器测量值，测量值为本文方法测量值〇??阳极流场??图３?甲醇燃料电池工作原理示意??表３?电压和温度测量数据??单体序号??电压／ｍＶ??温度／Ｖ??测量值??实测值??测量值??实测值??１??６５２??６５１??６１．３??６１．２??２??６５２??６５１??６３．４??６３．５??３??６５１??６５２??６２．３??６２．５??４??６５４??６５３??６３．５??６３．４??５??６５７??６５８??６４．６??６４．１??６??６５５??６５４??６４．８??６４．５??７??６５３??６５４??６３．７??６３．４??８??６５５??６５８??６３．４??６３．１??９??６５６??６５７??６４．２??６４．６??１０??６５４??６５５??６３．５??６４．１??１１??６５４??６５６??６２．６??６２．９??１２??６５５??６５３??６３．４??６３．１??１３??６５７??６５４??６４．５
【参考文献】：
期刊论文
[1]直接甲醇燃料电池甲醇传质过程分析及浓度控制策略[J]. 邓光荣,梁亮,李晨阳,刘长鹏,葛君杰,邢巍. 应用化学. 2019(10)
[2]直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展[J]. 刘洋洋,孙燕芳,靳文,李奎. 电源技术. 2019(08)
[3]磺化聚醚砜/二硫化钼复合膜在甲醇燃料电池中的应用[J]. 夏一帆,张欣欣,余海林,汪映寒. 高分子材料科学与工程. 2019(05)
[4]咪唑接枝交联型磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及在直接甲醇燃料电池中的应用[J]. 朱星烨,钱汇东,蒋晶晶,乐舟莹,徐建峰,邹志青,杨辉. 高等学校化学学报. 2018(09)
[5]TiO2纳米材料在直接甲醇燃料电池阳极催化剂中应用的研究进展[J]. 蒋建婷,张文静,王蔚,徐娴,鞠剑峰. 材料科学与工程学报. 2018(01)
[6]储能蓄电池电能动态模型辨识与SOC预测[J]. 郑坤,赵志刚,王思远,王龙军. 计算机仿真. 2017(09)
[7]贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应用[J]. 翟春阳,孙明娟,杜玉扣,朱明山. 无机材料学报. 2017(09)
[8]微型直接甲醇燃料电池的技术进展与挑战[J]. 张霞,王路文,耿友林,董林玺,王高峰. 电源技术. 2017(07)
[9]金属化合物作直接甲醇燃料电池阳极催化剂载体的研究进展[J]. 赵顺炜,王耀琼,高焕方,许俊强. 化工进展. 2017(03)
[10]纳米Pt/Graphene复合电极的制备及对甲醇电催化性能的影响[J]. 吕桂琴,穆雪梅. 北京理工大学学报. 2016(06)
本文编号：2933843
【文章来源】：电源技术. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?甲醇燃料电池发电测Ｓ裝置电路结构示意图??１．１．２电压测量??用ＡＴＭＥＬ公司ＡＴＭＥＧＡ８Ｌ作为装置微控制器，它是测??量装置的核心
测量１５个单体电池参数。测量电路结构示??意图见图１。??电压模拟信号采样时为避免因电压过高而超过有效取样??范围［１２］，取样电路前端采取了隔离技术措施，以保证放大器正??常工作微控制器内１０位精度的ＡＤ转换器是一种测量精度??高、实时性强的测量器件。??１．１．３温度测量??甲醇燃料电池运行温度是表征电池运行状态的重要参??数测量装置采用ＤＡ１８Ｂ２０数字温度传感器进行温度测??量，采集的温度数据是模拟信号，在数据输人线前端加上拉电??阻，以提升酸传感器数据线抗干扰能力。图２是ＤＡ１８Ｂ２０??数字温度传感器结构示意图。??电池取样？??换单元??图１?甲醇燃料电池发电测Ｓ裝置电路结构示意图??１．１．２电压测量??用ＡＴＭＥＬ公司ＡＴＭＥＧＡ８Ｌ作为装置微控制器，它是测??量装置的核心。该集成芯片成本低，抗干扰性能强，有较宽工??作温度范围，电磁兼容性好。该芯片还集成了?ＡＤ转换通道、??ＰＷＭ输出、看门狗电路。ＡＴＭＥＧＡ８Ｌ微控制器在无外接芯片??或辅助电路的前提下就能实现高精度电压测量目的，其性能??优于其他同类型８位芯片。??ＡＴＭＥＧＡ８Ｌ微控制器和隔离放大电路、隔离取样单元、??调试接口等共同协作，完成甲醇燃料电池电压测量工作，实时??性强、精度高。??测量装置取样模块包括小信号运算放大器及模拟信号多??路开关，能对电堆单体电压、温度等信号进行快速巡检，实现??对电压和温度精准监控与测量％—且电池组中某个数据出现??异常，能及时报警，这是保障电池正常运行的必要技术手段。??模拟信号多路开关的地址与甲醇燃料电堆单体一一对??应ｒａ。单体电池电压信号采样线与模拟多路开关端子连接ｍ。?
实验仪??型号??ＳＬＳＷ－Ｉ??外形尺寸／ｍｍ??３６５（＾）ｘ３００（￡））ｘｌ３０（／ｆ）??精确度??三位半表头：±２．５％??四位半表头：±０．０３％??数据采样方式??外围电路的组合与切换，构成数字式电压表、??电流表、欧姆表等多功能测试仪表??表２?甲醇燃料电池的具体参姜??参数??数值??运行温度／＊ｃ??７２??Ｈ２压力／ＭＰａ??０．３??〇２压力／ＭＰａ??０．３??氢气侧压力与空气侧压力的固定压差值／ｋＰａ??１０?？２０??燃料电池工作原理示意见图３，间接测量法工作原理见图??４。测量装置采样周期为８５?ｍｓ，电压和温度测量数据见表３。??实测觀精密仪器测量值，测量值为本文方法测量值〇??阳极流场??图３?甲醇燃料电池工作原理示意??表３?电压和温度测量数据??单体序号??电压／ｍＶ??温度／Ｖ??测量值??实测值??测量值??实测值??１??６５２??６５１??６１．３??６１．２??２??６５２??６５１??６３．４??６３．５??３??６５１??６５２??６２．３??６２．５??４??６５４??６５３??６３．５??６３．４??５??６５７??６５８??６４．６??６４．１??６??６５５??６５４??６４．８??６４．５??７??６５３??６５４??６３．７??６３．４??８??６５５??６５８??６３．４??６３．１??９??６５６??６５７??６４．２??６４．６??１０??６５４??６５５??６３．５??６４．１??１１??６５４??６５６??６２．６??６２．９??１２??６５５??６５３??６３．４??６３．１??１３??６５７??６５４??６４．５
【参考文献】：
期刊论文
[1]直接甲醇燃料电池甲醇传质过程分析及浓度控制策略[J]. 邓光荣,梁亮,李晨阳,刘长鹏,葛君杰,邢巍. 应用化学. 2019(10)
[2]直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展[J]. 刘洋洋,孙燕芳,靳文,李奎. 电源技术. 2019(08)
[3]磺化聚醚砜/二硫化钼复合膜在甲醇燃料电池中的应用[J]. 夏一帆,张欣欣,余海林,汪映寒. 高分子材料科学与工程. 2019(05)
[4]咪唑接枝交联型磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及在直接甲醇燃料电池中的应用[J]. 朱星烨,钱汇东,蒋晶晶,乐舟莹,徐建峰,邹志青,杨辉. 高等学校化学学报. 2018(09)
[5]TiO2纳米材料在直接甲醇燃料电池阳极催化剂中应用的研究进展[J]. 蒋建婷,张文静,王蔚,徐娴,鞠剑峰. 材料科学与工程学报. 2018(01)
[6]储能蓄电池电能动态模型辨识与SOC预测[J]. 郑坤,赵志刚,王思远,王龙军. 计算机仿真. 2017(09)
[7]贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应用[J]. 翟春阳,孙明娟,杜玉扣,朱明山. 无机材料学报. 2017(09)
[8]微型直接甲醇燃料电池的技术进展与挑战[J]. 张霞,王路文,耿友林,董林玺,王高峰. 电源技术. 2017(07)
[9]金属化合物作直接甲醇燃料电池阳极催化剂载体的研究进展[J]. 赵顺炜,王耀琼,高焕方,许俊强. 化工进展. 2017(03)
[10]纳米Pt/Graphene复合电极的制备及对甲醇电催化性能的影响[J]. 吕桂琴,穆雪梅. 北京理工大学学报. 2016(06)
本文编号：2933843
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2933843.html
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