Pruebe las pilas de combustible de manera eficiente y fácil

Diseñar y fabricar pilas de combustible de calidad requiere caracterizar el dispositivo y probar su rendimiento. Para las centrales eléctricas de reserva y los vehículos automotores, las celdas de combustible se ensamblan en pilas para cumplir con los requisitos de energía necesarios para la aplicación. Estas pilas pueden generar alta potencia; por lo tanto, se necesitan fuentes de alimentación de alto voltaje y cargas electrónicas para la caracterización y prueba de celdas de combustible. Las pilas de celdas de combustible pueden entregar más de 10 kW de potencia. Elektro Automatik no solo fabrica suministros y cargas de CC de alta potencia, sino que estos productos tienen una serie de características que simplifican la tarea de simular, caracterizar y probar celdas de combustible y hacen que las pruebas sean más eficientes.

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Medición de la resistencia de las celdas de combustible

La Figura 1 muestra un modelo simplificado de una pila de combustible. Uno de los parámetros más importantes de la eficiencia de la celda de combustible es su resistencia óhmica que determina la pérdida de potencia en la salida de la celda de combustible. Las técnicas reconocidas para medir la resistencia de la celda de combustible implican una perturbación en la que se crea un ΔI en la carga de la celda de combustible; y se mide el ΔV (o ΔU) resultante. La resistencia de la celda de combustible es entonces ΔV/ΔI. El ΔI puede ser grande, como en el método de interrupción de corriente, en el que la corriente se apaga momentáneamente para que la caída de voltaje en la resistencia de la celda de combustible sea de 0 V. El otro método induce una pequeña perturbación de CA en la celda y realiza mediciones de voltaje. en una o varias frecuencias. Los dos métodos producen resultados diferentes. El método de interrupción de corriente produce una mayor resistencia que la técnica de alta frecuencia como resultado de un voltaje adicional generado en los electrodos porosos debido a la gran perturbación. La técnica de perturbación de CA perturba mínimamente la celda de combustible. Creemos que este método para determinar la resistencia de la celda de combustible brinda resultados que determinan más de cerca la resistencia real de la celda de combustible.

Entonces, ¿cómo se crea el ΔI necesario para caracterizar la pila de combustible? Necesita una carga electrónica y la capacidad de variar su salida de corriente constante con una señal de CA de frecuencia variable. Puede conectar la carga y un generador de forma de onda juntos. Los generadores de forma de onda son generalmente dispositivos de baja potencia, por lo que tendría problemas para probar una pila de celdas de combustible que contenga varias celdas de combustible. Puede conectar el generador de forma de onda a través de un sesgo-T a la carga electrónica; pero, los bias-T son componentes de baja potencia que se utilizan principalmente para aplicaciones de RF. Conectar un generador de forma de onda de baja potencia a una carga electrónica de alta potencia es un desafío. Resolvemos ese desafío con nuestras cargas electrónicas ELR al integrar el generador de forma de onda en la carga. No tiene que preocuparse por las conexiones externas y proteger un generador de forma de onda de daños de alta potencia. El generador de formas de onda genera ondas sinusoidales, ondas triangulares, ondas cuadradas, ondas trapezoidales, rampas y formas de onda arbitrarias. Con la carga ELR, puede crear cualquier tipo de carga dinámica, incluida una perturbación sinusoidal en un sumidero de corriente CC para la caracterización de la resistencia de la celda de combustible.

Además, la carga ELR, con su generador interno de forma de onda, puede someter a la celda de combustible bajo prueba a una amplia gama de variaciones de carga dinámica tanto para pruebas de rendimiento como de durabilidad. La carga puede estresar una celda de combustible con grandes cambios de carga escalonados en ciclos de trabajo variables.

Simulación de una celda de combustible para pruebas realistas de inversores o convertidores CC-CC

Ahora que la celda de combustible está caracterizada, las fuentes de alimentación de la serie PSB, que también tienen un generador de funciones de forma de onda incorporado, pueden simular la salida de una celda de combustible. Usando la celda de combustible simulada, un inversor para un dispositivo como una fuente de energía de reserva o un convertidor CC-CC para un vehículo automóvil puede probarse en las condiciones más realistas. Simplemente use la aplicación de generador de funciones en el software de control de energía Elektro Automatik. Ingrese los parámetros clave de voltaje y corriente, y la aplicación Function Generator permite que la fuente de alimentación PSB emule la salida de su pila de celdas de combustible. La Figura 2 muestra la ventana de la tabla Fuel Cell que muestra la curva VI característica de la celda de combustible y define la salida de la celda de combustible. A voltaje máximo, la salida de la celda de combustible está dominada por efectos electrocinéticos. En la parte central de la curva, la resistencia óhmica lineal de la celda de combustible determina las características de salida. En la parte de la curva de corriente alta-voltaje bajo, la característica exponencial se define por el consumo de energía a una velocidad más rápida que la que el hidrógeno y el oxígeno pueden difundir hacia el ánodo y el cátodo para suministrar energía.

La salida de la celda de combustible simulada puede probar el rendimiento del inversor o CC-CC, ya que estas cargas consumen tanto corriente baja como alta. Los resultados indican qué tan bien las cargas pueden mantener su rendimiento bajo el voltaje variable de la celda de combustible. Afortunadamente, no necesita una configuración de prueba compleja con una resistencia variable externa para probar inversores y convertidores CC-CC. Todo lo que necesita es una fuente de alimentación de la serie PSB.

Ahorre en fuentes de alimentación y cargas adicionales y superiores

Tanto las fuentes de alimentación PSB como las cargas electrónicas ELR se autorregulan para ofrecer una amplia gama de salidas/entradas de tensión y salidas/entradas de corriente. El rango automático permite que el suministro o la carga generen (consuman) un amplio intervalo de salida de voltaje y corriente a plena potencia. La figura 3 muestra la característica de salida de una fuente de alimentación de rango automático en comparación con la salida característica de una fuente de alimentación de rango fijo. Por ejemplo, un suministro de rango fijo de 1 kW podría tener una salida máxima de 100 V a 10 A; mientras que una fuente de alimentación de rango automático de 1kW podría tener una salida de 200 V a 5 A y una salida de 10 V a 100 A. Por lo tanto, la fuente de rango automático puede proporcionar un rango mucho más amplio de voltaje y corriente. Si necesita más de 100 V o 10 A, necesitará una fuente de alimentación de mayor potencia y rango fijo. Eso es más gasto y un instrumento más grande. Con el rango automático, tiene la flexibilidad de abordar más aplicaciones de prueba con un solo suministro. El uso de suministros de rango fijo podría requerir una fuente de alimentación diferente para diferentes pruebas. Piense en el rango automático cuando necesite una nueva fuente de alimentación o carga.

Ahorre energía y funcione más fresco

Tanto las cargas electrónicas de la serie ELR como las fuentes de alimentación bidireccionales (fuente y sumidero) de la serie PSB pueden absorber energía y devolverla a la red eléctrica con una eficiencia sobresaliente del 96 %. Cuando utiliza las cargas ELR o la función de sumidero de los suministros PSB, los inversores eficientes en los dos instrumentos brindan la recuperación de energía regenerativa para reducir sustancialmente sus costos de energía eléctrica. Al devolver la energía absorbida a la red, se ahorran requisitos de refrigeración para estos instrumentos, que pueden producir y absorber hasta 30 kW. Los instrumentos necesitan ventiladores de menor capacidad que funcionen de forma más silenciosa y menos infraestructura de refrigeración para mantenerlos a una temperatura de funcionamiento segura. Benefíciese de costos de servicios públicos más bajos y del conocimiento de que está ayudando al medio ambiente.

Trabaje en cualquier entorno de prueba automatizado

Las fuentes de alimentación PSB y las cargas ELR de Elektro Automatik ofrecen una serie de interfaces para facilitar la comunicación y el control en una serie de entornos de prueba. Las fuentes de alimentación de la serie PSB y las cargas ELR tienen USB y Ethernet como interfaces estándar para una conexión simplificada a una PC. Con interfaces ModBus y Profibus opcionales, los instrumentos permiten el control convenientemente mediante un controlador lógico programable (PLC). Con la interfaz CAN, los instrumentos pueden interactuar con un sistema de control automotriz. Esa es más flexibilidad que la que obtiene de otros fabricantes de fuentes de alimentación y cargas electrónicas.

O operar manualmente

Los suministros y las cargas tienen una pantalla táctil multicolor que muestra todos los valores programados y medidos. Además, solo tiene que aprender a operar dos perillas de control. Para uso mundial, puede seleccionar su pantalla para que funcione en uno de los cuatro idiomas: inglés, alemán, ruso o chino. Trabajar en su idioma nativo acorta la curva de aprendizaje para operar el instrumento y le permite sentirse más cómodo con el instrumento.

Permítanos ayudarlo a resolver sus desafíos de prueba de celdas de combustible de manera simple y eficiente. Aprende más Aquí.

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