燃料電池堆和系統功率密度的正確測試方法


發布時間:

2022-06-02

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

  1燃料電池堆體積功率密度

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

  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,但應該包括所有極板。

  注2:拆解過程中不應拆解端板,防止因預緊力改變影響測量結果。

  

燃料電池電堆體積示意圖

 

  燃料電池堆體積示意圖

  雙極板長度應測量燃料電池堆雙極板長度方向的最遠外廓尺寸,單位為mm;雙極板高度應測量燃料電池堆雙極板高度方向的最遠外廓尺寸,單位為mm,下圖枚舉了可能的測量場景,其他測量場景應參考執行。

  

燃料電池電堆長寬測量示意圖

 

  燃料電池堆長寬測量示意圖

  其中,對于連續空白區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去除該部分面積(氫氣、空氣、水路通道除外)。連續空白區域面積的計算,應由第三方檢測機構基于被測試對象的雙極板實物進行測量計算。

  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燃料電池系統額定功率按照GB/T 24554-2009第7.4章節的規定進行燃料電池系統的額定功率試驗。測試平臺按照規定的加載方法對系統進行加載,加載到制造商申報的系統額定功率后持續穩定運行60min,在此期間燃料電池系統應滿足:a) 燃料電池系統的輸出功率應始終處于60min平均功率的97%~103%之間;b) 燃料電池系統輸出的60min平均功率應不低于申報值;

  c) 燃料電池系統持續穩定運行60min內,其單電池平均電壓應不低于0.6V,計算方式為60min燃料電池堆的平均電壓除單電池節數。

  以燃料電池系統輸出的60min平均功率作為燃料電池系統的額定功率PFCE,根據GB/T 24554-2009第8.3章節的規定計算電堆的功率Pstack。

  注1:單電池節數采用雙極板(含兩端單流場極板)數減1的方式計算,包括空電池。

  注2:計算質量功率密度和體積功率密度時,燃料電池系統額定功率測量值以kW為單位,保留三位小數;最終記錄燃料電池系統額定功率標稱值時,以kW為單位,向下圓整到整數。

  03燃料電池系統質量功率密度

  按照GB/T 24554-2009第7.11章節的規定測量燃料電池系統的質量m,測量時應按照盡可能保證被測系統完整性的原則,應確保被稱重的燃料電池系統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邊界內的所有部分,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) 氫氣供應系統,包括氫氣循環泵和/或氫氣引射器等;

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

  d) 水熱管理系統,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,包括控制器、傳感器等;f) 組成燃料電池系統所必需的閥件、管路、線束、接頭和框架等。

  

燃料電池系統邊界示意圖

 

  燃料電池系統邊界示意圖

  燃料電池系統質量功率密度MSPFCE按照下式進行計算,單位為W/kg。

  MSPFCE=1000×PFCE/m

  全文如下

  工業和信息化部裝備工業發展中心 重要通知 關于發布《燃料電池汽車測試規范》的通知 (miit-eidc.org.cn)

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