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如何优化质量流量和压力仪表来提高燃料电池测试装置的效率?

发表时间:2023-11-07 09:06

氢能源让我们看到了美好的未来,但是目前的产业瓶颈也亟待解决,这需要技术的不断更新和完善。在这里,我们讨论如何通过优化质量流量和压力仪表来提高燃料电池测试装置的效率!



1、优化流量控制稳定性



保持对入口气体流量的稳定控制可防止燃料电池功率输出波动,尽可能地减少变化变量,简化测试,这点非常重要。在某些情况下,质量流量控制器 (MFC) 保持设定值的能力甚至比精度或可重复性更为重要。


选择适合控制阀

确保稳定质量流量控制的一种策略是选择适合阀门,这需要在控制稳定性和压损之间取得平衡。例如,一个大的阀门往往比一个更小、更具限制性的阀门产生更低的压损——但它也会导致控制稳定性和分辨率降低。


适合的阀门必须足够大以在完全打开时达到满量程流量,并且足够小以在低流速下保持分辨率。一个简便的经验法则是使用容量为50%-75%左右的阀门,以防操作条件最终发生变化。


同一台 MFC 流动氢气和其他气体

对于使用一个MFC来流动多种气体(例如氢气、空气或氮气)的应用来说,紧密的阀门调整可能会出现问题。在这种情况下,因较高分子量的气体可能无法提供必要的压降,而达到满量程流量。这个问题必须解决,因为出口通常直接进入燃料电池系统,系统压力也必须严格控制。


在寻找可用于多种气体和条件的调节设备时,通常值得牺牲窄阀门的调节以支持多功能性。



2、调节燃料电池系统压力



保持入口气体流量和燃料电池系统压力至关重要。由于流量和压力之间的动态关系,这可能会很困难。


Alicat 质量流量仪表集成了压力传感器,因此可以在控制质量流量的同时监测压力。这对于配置上游阀门非常有用,但某些系统需要配置下游阀门。在这种情况下,压力传感器测量的是上游供应气体的压力,而不是燃料电池堆的压力。


维持系统压力的一种解决方案是严格控制燃料电池入口处的气体流量,并调节出口处的背压。在此过程中,重要的是要确保设备安全免受高温和潮湿的影响。有几种方法可以实现,可以使用不锈钢仪表和传感器,或者甚至使用远程排气阀,可以将阀放置在管道中的某个位置,远离电子设备。


圆顶加载的机械背压调节器在测试条件下也能很好地工作,特别是对于多相流体。通过使用Alicat 双阀压力控制器作为提供先导压力的气动子系统,可以提高性能和控制分辨率。



3、确保与高湿度条件兼容



保持燃料电池堆中的气体湿度,确保均匀发电并保持系统健康。不幸的是,高湿度气体会损坏质量流量仪表并降低测量精度。因此,气体加湿系统通常放置在燃料电池入口处 MFC 的下游。这一点,加上系统温度高,使得测量废气的质量流量特别棘手。


科里奥利质量流量技术是一种可行的解决方案。当然,最终目标是使氢气技术具有可发展性和降低成本,因此可根据系统要求,选择更实惠、精度低些的科里奥利设备。



4、通过易于使用的仪表简化故障排除



质量流量和压力仪表易于阅读的电子显示屏幕简化了故障排除和优化。标准的Alicat仪表携带电子屏幕可实现实时控制。


可快速轻松地在屏幕上完成各项设置、控制和气体成分选择等选项。



5、精准测量气体混合物



在氢气系统测试的早期阶段,通常会用不同的气体混合物进行试验。这要求质量流量控制器除了可应用必要的气体外,还需兼容更多的气体。Alicat 仪表经过校准,可以可靠地流动 98 种以上的气体(包括自定义混合物),因此可以轻松用于燃料电池气体混合物测试。它们还可以在 0.01% 到 100% 的满量程范围内运行,这意味着即使在按比例放大过程中,也经常可以使用同一台仪表。这简化了燃料电池系统并极大限度地降低了总成本。



6、防止泄漏



氢气价格昂贵,对安全构成诸多风险,因此防止泄漏至关重要。控制器的比例控制阀存在泄漏的特殊风险,尤其是在流动小分子(如氢气)时。ASCO 阀门是一个很好的解决方案,因为它们具有较高的泄漏率。它还可以用于所有质量流量和压力仪表的氦泄漏测试,因为这可以较大程度地确保您的设备无泄漏。

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7、最小化测试台占用空间



在扩大试验台的规模时,空间可能会成为一个问题。在更高的流量下,一般热式流量计安装需要长直管段。相比之下,层流差压质量流技术可以放置在任何管道布局中,而无需长而直的管道。因此,Alicat 仪表的价值在于它们能够**限度地减少测试台占用空间。




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