N62400在燃料电池测试中的优势

一、燃料电池研究现状

燃料电池作为本实际最有前途的清洁能源，是替代传统能源的最佳选择，其中质子交换燃料电池（PEMFC）具有体积小，启动快、转换效率高和工作温度低等优点，是汽车动力电源和移动电源的首选。因此，20世纪末开始，国际上形成了一个PEMFC的开发热潮，使得PEMFC成为了目前世界上发展最为迅速的燃料电池。

燃料电池作为电化学发电装置，不同与常规意义上的电池。质子交换膜燃料电池的结构如图所示：

图 1 质子膜交换燃料电池结构示意图

单电池主要由四部分组成：一个质子交换膜电极，两块电极板，催化层和外部密封装置。其中质子交换膜是电池的核心。燃料电池的电压只跟膜的层数有关，PEMFC单电池开路电压大约在0.7V-1V左右，要活的高电压需要将电池串联起来形成堆。燃料电池的工作电流则与膜的大小有关，PEMFC的工作电流密度可高达1A/CM2，因此在工作时将产生很大的电流。

为了方便开发人员研究测试膜的电特性。一般情况下都是进行单电池测试，所以要求电子负载能进行低压大电流的测试，另外，还会进行对电池电动势的准确测量，以及负载调整率的测量等等，NGI针对此应用特推出全新的燃料电池专用测量设备——N62400。

二、N62400简介

N62400超低电压大电流直流电子负载为NGI公司为燃料电池等相关领域测试而开发的一款高可靠性、高精度、高性价比全功能直流电子负载产品。该产品功率密度大，外形精致，适合桌面使用，也可安装于19寸标准机柜。产品外观如图所示：

图 2 N62400外观

 N62400主要特点如下所示：

Ø 带载时最低可操作电压低至0.2V

Ø 纯硬件恒电阻、恒功率设计，稳定可靠

Ø 强大充放电控制功能，可串联模式放电，方便燃料电池测试

Ø 内置ESR测试功能（选配）

Ø 高达20KHz动态测试性能，上升下降斜率可独立设置

Ø 远近端量测切换

Ø 断电保持记忆功能

Ø 可编程序列测试功能，多达100组序列，每个序列高达50步

Ø 大尺寸彩色液晶屏，信息显示更全面

Ø 强大的自动测试功能，复杂测试任务一键完成

Ø 模拟短路功能

Ø 强大自动测试功能，复杂测试任务一键搞定

三、N62400在燃料电池测试中的优势

测量燃料电池主要测量其极化特性曲线，即在一定的温度与气体压力下，改变负载电阻的大小，测量燃料电池的输出电压与输出电流之间的关系，一般包括三个部分低电流（电化学极化）、中电流（欧姆极化）、高电流（浓差极化），典型的极化特性曲线如图所示：

图 3 燃料电池极化曲线

由此可见，为了尽可能完整的测试出该极化曲线，需要对应的电子负载能在足够低的电压下操作，而N62400的超低最小工作电压正好可以满足该测试要求，以下为针对某燃料电池得到的测试曲线

图 4 使用N62400测试某型号燃料电池极化曲线

图 5使用N62400测试某型号燃料电池输出功率曲线

由此可以很明显看出，在燃料电池低至0.2V时候的实测电流，从而为产品研发以及改进提供有力依据。

从事燃料电池的研究、开发或制造PEMFC的科学家及工程师需要各种测量、控制、分析及可视化工具来评估和验证PEMFC技术。就研究开发而言，测试可以描述和优化能量输出，延长电堆的使用寿命和耐久性。在设计方案的验证过程中，主要目标是优化设计，为批量生产做准备；在加工制造领域，将对电堆进行检查以保证其符合要求：在实际应用中，监控电堆的寿命和安全工作至关重要。可以看出，从PEMFC的研究开发到方案验证，乃至生产和使用，都需要对 PEMFC的工作状态进行详细的分析，选择N62400系列产品，不仅能满足上述的测量需求，还可以借助其强大的序列功能，弥补燃料电池在测试过程中的响应速度不快，而可能引起的瞬间过载，从而在有效降低对电源瞬态响应速度的同时，也能满足对电源连续输出测试的要求。