燃料电池研发与测试之质量流量控制

助力充满活力的未来

燃料电池在能源转型助力活力未来的过程中扮演着重要角色。其使氢从可再生能源转化回电力成为可能。由于燃料电池在测试过程中高度依赖流体参数，质量流量控制器是燃料电池研发和测试中的关键因素。

本文将介绍质量流量控制如何助力此项研发，重点是低密度气体的热式旁路技术。

燃料电池的发展

新的燃料电池设计受很多参数影响。为了正确测试，需要尽可能准确地了解气体参数的性质和数量。

燃料电池测试机构、大学和燃料电池测试设备制造商在使用Bronkhorst流量控制和测量技术时这些基本知识很有帮助。

为什么质量流量测量和控制很重要？

我们从基础知识开始讲起，例如，在各种类型的燃料电池中，PEM型燃料电池（聚合物电解质膜）基于执行电化学过程。因此，只能在接收以下液体时提供电流：

• 阳极需要优化增湿氢气供给
• 阴极需要优化增湿氧气或空气供给

建议采用优化“化学计量比”，这是燃料电池效率的关键因素。

另一个影响因素是燃料电池本身设计及其附加参数，例如膜厚度、电解质类型、活性电极表面积和气体扩散层的有效性。

燃料电池测试之质量流量控制

下图示例测试装置中Bronkhorst质量流量控制仪表应用。流量计和压力仪表负责主要液体、气体和压力测量和控制相关任务。从中可见流体依赖性和相互作用。

使用质量流量控制的理由

测试结果和精度一样好

所有流体控制和测量的相关性总是同时相互作用。对单燃料电池和燃料电池堆来说，这些都会对功能测试和压力测试产生重大影响。燃料电池或燃料处理系统的许多测试目标都会受到影响，例如在确定性能指标和特征时（根据IEC 62882系列或其它标准），输入供给控制精度会对系统不确定性产生巨大影响。

• 集成快速（直接阀）PID 控制的可靠控制
• 基于质量的即时测量（非体积和基于P+T的质量转换）
• 更高的射流控制和测量系统精度
• 对H2/N2/H2O 、 O2/H2O 和其他气体进行更灵活的混合和比例进料控制
• 独立的阳极和阴极流速和压力控制
• 更好地支持负荷变化、耐久性循环、极化、吹扫等的切换。

从单电池到大型装置（大流量）

Bronkhorst可提供仪表支持单电池组以及高达几百千瓦的设置。其产品（如IN-FLOW ‘大流量’ F-117DI 系列）用于需要大负载动态或高耐用性的测试、高功率使用或商业用途。

Bronkhorst质量流量测控仪表适用于OEM应用、实验室和工业环境。