燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器。由于燃料電池不受卡諾循環(huán)效應(yīng)的限制，可以通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)把燃料化學(xué)能中的吉布斯自由能部分轉(zhuǎn)換成電能，且以燃料和氧氣作為原料，沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)部件，因而具有燃料能量轉(zhuǎn)化率高、噪音低以及零排放等優(yōu)點(diǎn)。在世界環(huán)境問(wèn)題不斷嚴(yán)峻的今天，從節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度出發(fā)，燃料電池是最有發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)。近年來(lái)燃料電池在載人航天、水下潛艇、分布式電站、軌道交通獲得廣泛應(yīng)用，一直受到了各國(guó)政府和企業(yè)的高度關(guān)注。NGI基于多年測(cè)試測(cè)量儀器技術(shù)研發(fā)實(shí)力及燃料電池行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出一系列針對(duì)燃料電池測(cè)試的專用儀器并廣泛應(yīng)用于各燃料電池測(cè)試場(chǎng)景。

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NGI燃料電池測(cè)試整體解決方案示意圖

如上圖測(cè)試框圖主要包含兩部分，左側(cè)是燃料電池單片及電堆測(cè)試，右側(cè)是燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)測(cè)試。對(duì)于燃料電池電堆測(cè)試，NGI能提供單片及電堆電流拉載測(cè)試、在線式阻抗分析、電堆單片電壓巡檢；對(duì)于燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試，NGI除了能提供單片及電堆的測(cè)試之外，還能提供燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)DC/DC變換器測(cè)試，燃料電池電壓巡檢模塊的校準(zhǔn)測(cè)試，氫氣循環(huán)泵和空壓機(jī)直流電源供應(yīng)。

NGI解決方案滿足燃料電池電堆在線阻抗分析、單片電壓巡檢、極化特性曲線測(cè)試、動(dòng)態(tài)工況測(cè)試、額定/峰值功率測(cè)試、電堆耐久性測(cè)試等，燃料電池極化特性表現(xiàn)了燃料電池輸出電壓隨著電流的增加而逐漸降低的過(guò)程，極端條件下燃料電池輸出電壓可能為0V，為了保證負(fù)載兩端的最小操作電壓，可采用回路中串聯(lián)升壓電源的方式實(shí)現(xiàn)測(cè)試；滿足燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)起動(dòng)/穩(wěn)態(tài)特性測(cè)試、動(dòng)態(tài)響應(yīng)/循環(huán)工況測(cè)試、額定/峰值功率測(cè)試等，起動(dòng)/穩(wěn)態(tài)特性測(cè)試模擬真實(shí)車載條件下的耐久性問(wèn)題，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中對(duì)道路工況進(jìn)行仿真，包含怠速，加速，減速和迅速行駛等過(guò)程；滿足DC-DC輸入輸出特性測(cè)試、峰值功率及持續(xù)時(shí)間測(cè)試、循環(huán)工況曲線測(cè)試、動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試等，DC-DC模塊的輸入特性綜合考慮電堆的極化特性、系統(tǒng)效率、低溫冷啟動(dòng)以及電堆殘余電壓的泄放等問(wèn)題。

以下為NGI產(chǎn)品在燃料電池電堆或燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)測(cè)試中的特點(diǎn)介紹：

●?燃料電池單片及短堆測(cè)試

N62400系列超低壓大電流直流電子負(fù)載針對(duì)燃料電池40V以下單片及短堆進(jìn)行測(cè)試，具備在超低電壓下拉載大電流的能力，以N62406-40-1200為例， 在電壓0.1V的情況下可以拉載600A電流，在電壓0.2V的情況下可以拉載1200A電流， 支持定制更大規(guī)格型號(hào)產(chǎn)品。

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●?燃料電池電堆測(cè)試

NGI基于多年電子負(fù)載開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)全新推出NW6900系列國(guó)內(nèi)首款水冷式電子負(fù)載。水冷式電子負(fù)載具有功率密度更高、對(duì)溫度和環(huán)境的影響小、噪聲低、穩(wěn)定性高、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，是燃料電池電堆測(cè)試應(yīng)用場(chǎng)景首選。

●?燃料電池在線式阻抗分析

N2100系列產(chǎn)品是NGI公司基于多年燃料電池測(cè)試經(jīng)驗(yàn)而專門研發(fā)的在線式燃料電池專用阻抗測(cè)試儀。匹配本NGI直流電子負(fù)載，構(gòu)建燃料電池阻抗測(cè)試系統(tǒng)。其測(cè)量掃描頻率范圍為10mHz~20kHz，測(cè)量電流可達(dá)1000A，最大功率可達(dá)500kW。使用FC專用上位機(jī)測(cè)試軟件，可實(shí)時(shí)測(cè)量出I-V特性曲線、ColeCole曲線圖等，支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出成Excel，JPG等各種形式，便于燃料電池電堆性能分析。

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●?燃料電池電壓快速巡檢

N1200系列產(chǎn)品為NGI針對(duì)燃料電池電堆單片電壓快速巡檢而開(kāi)發(fā)的測(cè)試儀器。該儀器具備體積小、集成度高、可靠性高、數(shù)據(jù)傳輸速度快等特點(diǎn)。單臺(tái)支持200通道電壓快速巡檢，更多通道測(cè)試場(chǎng)景可采用多臺(tái)巡檢儀同時(shí)測(cè)試。單通道電壓采集范圍為-2.5V~+2.5V，完全覆蓋燃料電池單片電壓范圍。采用100M以太網(wǎng)通訊，可在10ms內(nèi)完成200通道電壓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳，是燃料電池單片電壓快速巡檢利器。采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議，便于用戶集成到測(cè)試控制系統(tǒng)中。

●?燃料電池電壓巡檢模塊校準(zhǔn)測(cè)試

對(duì)于燃料電池電壓巡檢模塊測(cè)試，NGI能提供N8336系列超高精度多通道電池模擬器，單機(jī)容納多達(dá)16個(gè)通道，可分別設(shè)定各通道電壓、電流，且各通道間相互隔離，方便多通道串聯(lián)使用。操作簡(jiǎn)潔、靈活易用，能滿足多通道、多參數(shù)、復(fù)雜測(cè)試環(huán)境下對(duì)直流電源的需求。

●?燃料電池DC-DC轉(zhuǎn)換器測(cè)試

DC-DC轉(zhuǎn)換器作為氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，可將燃料電池輸出的低壓直流電升壓為高壓直流輸出。NGI推出的大功率直流電源可滿足用戶不同電壓等級(jí)測(cè)試，配合大功率寬范圍直流電子負(fù)載和NXI架構(gòu)的測(cè)控板卡，可以模擬DC-DC轉(zhuǎn)換器測(cè)試時(shí)的各種工況。?

編輯：fqj