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如何利用要求严格的湿度测量解决方案改进燃料电池测试系统?


  来源: 维萨拉工业测量 时间:2023-12-26 编辑:清风
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作为电化学研究与开发领域值得信赖的仪表和App开发商,Scribner, LLC 提供的解决方案不断刷新仪表控制和数据分析方面的标准。Scribner 专门制造电化学能量转换与储存领域的测试设备,要求其燃料电池测试系统在气流中产生稳定、可重复的水气量或湿气量。


挑 战

在高露点环境中校准燃料电池测试系统


水气在多种电化学过程和反应中起着重要作用。例如,燃料电池将反应物(通常是氢和氧)的化学能转换为电能。燃料电池由两个电极组成(阳极和阴极),通过电绝缘但离子导电的离聚物薄膜隔开。低温燃料电池中常用的隔离膜是聚合物电解质膜 (PEM),也称为质子交换膜。氢气被馈送到燃料电池阳极,在阳极上氧化形成质子和电子。电子被迫流过外部电路,而质子则通过 PEM 隔离膜迁移到阴极。在阴极上,氧气与电子和质子结合形成水。燃料电池产生的电能可以做有用功,例如运行电机。


离聚物膜的质子传导很大程度上取决于是否存在水。在干燥条件下,PEM 是非常差的导体,表现出高电阻,会降低燃料电池的性能。但在有水存在的情况下,该膜是良好的质子导体,表现出低电阻,可提高燃料电池的性能。在燃料电池测试中,湿度是一个重要的测试参数,因此控制氢燃料和含氧空气的水气含量非常重要。


在高露点环境中开发高质量燃料电池和膜研发仪器的企业面临着特定的校准和测量挑战。保持准确稳定的湿度水平至关重要,因为湿度变化会影响燃料电池测试数据的可重复性和准确度,仅仅一度的露点差异就可能导致相对湿度偏差 5%。校准程序必须考虑高湿度环境的特定挑战,并采用适当的技术以确保结果一致、可靠。


电化学系统内较高的水气浓度还可能导致过度冷凝、积聚和系统组件损坏,从而导致测量误差和传感器使用寿命缩短。


为了满足高露点环境中苛刻的校准要求,Scribner 转而选用维萨拉提供的湿度和温度监测解决方案,取得了良好的效果。


解决方案

良好的湿度和温度监测


Scribner 的燃料电池和膜测试系统需要产生稳定、可重复的露点,以在一系列温度和压力下精确控制加湿。在可信客户的推荐下,Scribner 自 2006 年起一直使用维萨拉 HMT337 湿度和温度变送器,后来转而使用维萨拉的新一代 HMP7 探头解决方案。


大家相信,如果维萨拉解决方案可以令他们满意,那么它也会令大家满意。大家开发了一种定制露点室,通过 Swagelok 接头固定维萨拉探头,可进行温度控制,并具有供气体流入和流出的端口。该露点室可加热到比校准程序的最大预期露点高 10 摄氏度。

—— Kevin Cooper 博士 Scribner 首席研究员


Scribner 在内部使用维萨拉仪表来校准其燃料电池和膜测试系统中使用的加湿器。加湿器设计用于输送露点高达 120 摄氏度的气体,在 80 摄氏度露点下进行校准。


企业的 740 膜测试系统 (MTS) 使用 HMT337 的 OEM 版本 HMT317 进行实时就地露点监测。结合测得的过程温度,测得的露点可提供实时相对湿度 (RH),这是 Scribner 客户的一个关键过程参数。


凭借良好的湿度和温度监测集成,即使在苛刻的高湿度环境中,Scribner 也可以实现精确和准确的燃料电池测试系统校准。


优  点

可在性能至关重要的应用中实现准确、快速且可重复的测量校准


对于 Scribner 来说,采用可靠的湿度传感器和监测系统至关重要。由于湿度控制系统的定期校准和验证对于确保准确度和可重复性至关重要,因此 Scribner 将四个维萨拉仪表成对轮流使用和停用,将当前校准的两个仪表部署六个月,然后将它们送回维萨拉进行校准。


作为一款可靠的产品,维萨拉 HMT337 满足大家在工作温度和露点范围、准确度等方面的技术规格要求。这款仪表不仅具有大家所看重的性能潜力和高露点测量能力,其外形尺寸也适合大家。大家喜欢维萨拉仪表。它一直表现良好。

—— Kevin Cooper 博士 Scribner 首席研究员


关键词:湿度测量 解决方案 燃料电池测试系统    浏览量:13049

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