HTS-2000燃料電池測試設備規格書

一、設備主要功能及性能

A    電子負載

1           功率范圍   0~2000W

2           電流范圍   100/500/1000A(可選擇三段電流范圍)

2.1         電流設定分辨率  1mA

2.2         電流量測度  ±0.5% 選擇電流范圍的滿量程

3           電壓范圍   0.2~20V(電壓要測低于0.1V，是可以的，只要確認您負載線的阻抗小于0.2 mΩ.) ,

3.1         電堆zui大電壓: 20V

3.2         電壓設定分辨率  1mV

3.3         電壓量測度  ±3 mV ±0.3% 的讀值

3.4         zui大參考電極電壓     9.999V

3.5         電壓偵測線阻抗  >35kohms

3.6         參考電壓阻抗      >10⁹ohms

4           數據擷取速度  zui快速達0.1 秒/點

5           溝通界面   GPIB-USB

6           控制模式   定電流、定電壓、定功率

7           參考電壓   具備2-electrode及3-electrode量測功能

8           阻抗量測   IR drop 阻抗量測

9           892 V8單電池電壓信道數8個: 

9.1         電壓監測范圍：±2.5V DC；

9.2         電壓測量精度：±2.5mV；

B  880FRA 阻抗量測 &分析功能

1          量測頻率范圍      1mHz-10kHz(進行交流阻抗測試，zui大負載電流須可達1000A)

1.1   分析方法     透過對待測物輸出一個交流擾動，再藉由頻率響應分析儀量測與觀察響應電流與電位之大小與相位來決定燃料電池的復數阻抗(complex impedance)

1.2         單電池量測連接型式:     ：全電池加上兩個半電池相對參考電極電位.

1.3         參考電壓阻抗    >100 Ohms

1.4         數據顯示     配置ZView®分析軟件實時顯示Nyquist Plot, Bode Plot數據

1.5         分析功能     可在分析監視軟件內進行測試數據迭圖與分析之功能

2          斷電流阻斷法      必須包含及時量測、紀錄與顯示阻抗值之功能

C 885 燃料電池恒電位儀

1                                            電池連接  2, 3, 4極法連接

2                                            電流范圍  2 A, 200 mA, 20 mA

3                                            分辨率      122 μA (2 A range) to 1.22 μA (20 mA range)

4                                            輸出電壓 vs. 工作電極      > ±3 V

5                                            電流   ±2.0 A (short circuit protected)

6                                            類型   Differential with driven shields

7                                            輸入電壓范圍 -3 to +3 V

8                                            差別輸入  -3 to +3 V

9                                            分辨率      152 μV

10                                        電容   150pF

11                                        誤差限制  0.3% of reading + 3 mV

12                                        直流極化  電壓范圍     -3 V to +3 V

13                                        誤差限制  0.1% of rd ±2mV

14                                        分辨率      125 μV

15                                        頻譜功能  掃描速率     1 mV/sec to 1 V/sec

16                                        數據擷取速度 100 points/sec (voltage & current)

D.  自動氣體種類切換Auto MultiGas Valves (主要是配合885 使用)

1                                            切換頻道:切換Anode/Cathode 進氣

E.  反應氣體供應系統

1          連接管、管件、閥件材質：不銹鋼 316.

1.1         設備進氣接頭規格：

氫氣: 3/8’’ Compression X1

空氣:1/2’’ Compression X1

氮氣: 3/8”  Compression. X1

1.2         設備排氣接頭規格:

陽極: 1/2” Compression X1

陰極: 1/2”  Compression X1

1.3         設備超純水補水口: 3/8”  Compression X2 ; 排水口: 3/8”  Compression X1

1.4         電池堆連接管路規格:

1.4.1   電池堆陽極進口 3/4”  Compression X1

1.4.2   電池堆陽極出口 3/4”  Compression X1

1.4.3   電池堆陰極進口 3/4”  Compression X1

1.4.4   電池堆陰極出口 3/4”  Compression X1

1.4.5   電池堆冷卻液進口 1/2”  Compression X1

1.4.6   電池堆泠卻液出口 1/2”  Compression X1

1.5         電池堆負載連接: 正負極連接線(可耐1000A) ,

1.6         電池電位線: 四線式 (可以量三cell電壓)  

2          加濕器模塊      

2.1         陽極氣體加濕器：

2.1.1   加濕方式：噴射式加濕。

2.1.2   溫度范圍：RT+10℃ ~ 90℃。

2.1.3   加濕濕度范圍：> 90% RH @ zui大流量。

2.1.4   露點精準度: ± 2°C (穩態)  

2.1.5   自動補水功能：須包含，附補水馬達。

2.1.6   使用水冷快速降溫模塊 (Rapid Coolant System)

2.2       陰極氣體加濕器：

2.2.1   加濕方式：噴射式加濕。

2.2.2   溫度范圍：RT+10℃ ~ 90℃

2.2.3   加濕濕度范圍：> 90% RH @ zui大流量。

2.2.4   露點精準度: ± 2°C (穩態)  

2.2.5   自動補水功能：須包含，附補水馬達。

2.2.6   使用水冷快速降溫模塊 (Rapid Coolant System)

3          流量控制模塊   

3.1         氣體種類：陽極: 氫氣 X1道, 陰極:空氣 X1道 （zui多可選擇共七道氣體進行流量控制. (不分氣體種類）      

3.2         陽極流量控制

3.2.1   流量計：MFC Type    

3.2.2   氣體種類：氫氣   

3.2.3   流量范圍：0.8 ~ 40 SLPM             

3.2.4   流量精度：±1% 的滿量程流量      

3.3         陰極流量控制 

3.3.1   流量計：MFC Type     

3.3.2   氣體種類：空氣   

3.3.3   流量范圍：3~ 150 SLPM

3.3.4   流量精度：±1% 的滿量程流量      

4          設備進氣及管路切換功能

4.1         設備進氣端, 有陽極/陰極/氮氣三道氣體低壓保護: 氣體壓力范圍 45~75 Psig, 精度: 1Psig

4.2         氮氣排放功能: 當設備在待機及警報時自動排放.(氮氣流量控制可以依據氫氣/空氣流量計做控制.)

4.3         陽極/陰備干濕切換功能: 于軟件上設定, 可以控制干濕氣體功能   

F. 溫度控制模塊

1            數量：5個，陽極/陰極加濕器各1個，陽極/陰極加熱管各1個，電池堆溫度1個

2            陽極/陰極加濕器和電池堆溫度范圍: RT+10℃ ~ 90℃

3            陽極/陰極加熱管溫度范圍: RT+10℃ ~ 120℃

4            溫度精度：±2℃ (穩態)

5            傳感器類型: 熱電偶，T 型態 

G. 內置電堆冷卻系統

1            溫度監測點: 冷卻液電堆入口溫度、電堆出口溫度

2            流量2-20LPM, 流量控制精度±5%

3            溫度范圍: RT＋10℃-90℃, 精度±2℃

4            冷卻水溫度可在程序中設定 , 溫度設定范圍: RT+10℃~90℃, 精度±2℃ (穩態)

5            冷卻水溫/升溫時間: 20-80℃ /30min

H. 八點壓力&溫度監測

1        電堆氫氣入口壓力&溫度檢測X1

2        電堆氫氣出口壓力&溫度檢測X1

3        電堆空氣入口壓力&溫度檢測X1

4        電堆空氣出口壓力&溫度檢測X1

5        電堆冷卻液入口壓力&溫度檢測X1

6        電堆冷卻液出口壓力&溫度檢測X1

7        壓力范圍: 0~400 KPa, 精度±2KPa

8        溫度范圍：RT+10℃~100℃，精度±1℃ (穩態)

I. 氫氣/空氣自動背壓功能AutoBP 2000

1        自動背壓控制范圍: 20-300KPa

2        精度±5KPa

3        量測范圍0-400Kpa, 精度±2KPa

4        壓力可透過軟件程序做控制

J. 氫氣脈沖排放AP-2000 

1        前端壓力控制+脈沖排放(手動或自動可選擇)

2        壓力可調范圍: 20~200KPa, 壓力精度: ±5KPa

3        排放時間設定范圍: 0.5sec 以上.

K. 安全保護機制

1        保護動作：必須包含以下自動應急反應功能：減低負載, 卸除負載, 降低溫度, 停止加熱, 氮氣清除, 停止燃料供應。

2        啟動保護項目：過電流保護, 過溫保護, 低電壓保護, 過功率保護, 變化速率(dV/dI)保護, 氫氣泄漏保護, 自動氮氣清除保護, 手動氮氣清除保護, 加濕瓶液位警示保護, 進氣壓力不足警示保護。

3        需包含手動緊急停止開關：共一組。

4        氫氣泄露檢測: 自帶氫氣泄探測

L. 軟件      

1          測試程序設定功能：須包含操作軟件以執行以下操作設定功能。

1.1         電池條件設定：表面積，電堆片數量，電池溫度設定，zui小、zui大電流，zui小、zui大電壓，zui小、zui大功率，低電壓保護設定，使用斷電流阻斷功能設定。

1.2         燃料設定：固定流量設定; Load Base (total flow) setup ; Load base (pure fuel) setup ; 化學計量比設定。

1.3         數據擷取速度設定：數據擷取設定zui快需可達0.1秒/點 ; 瞬時數據擷取設定可根據電流或電壓變化速率改變擷取速率。

2          圖表顯示：

2.1         電流、電流密度、電壓、時間(界面可以自行選擇排列位置)。

2.2         電流，電流密度，電壓，功率，功率密度，iR補償電壓，iR補償阻抗值，半電位值，iR阻抗值，iR補償平均電壓值，iR補償陽極電位，iR補償因極電位，陽極溫度，陰極溫度，電池溫度陽極流量，陽極化學劑量比計算流量，陰極流量，陰極化學劑量比流量，陽極計算濕度，陰極計算濕度（界面可以自行選擇排列位置）。

2.3         阻抗量測數據實時顯示：界面在窗口的右列）。

3          實驗測試種類：

3.1         開環電路測試，定電流測試，定電壓測試，定功率測試, 掃電流測試，掃電壓測試，任意控制，更換電池，更換燃料設定，阻抗量測：掃頻測試，執行外部儀器測試，重復循環，交流阻抗測試，斷電流阻斷法量測、

4          數據格式：文本文件 (.txt) ，可透過內建操作軟件與分析軟件開啟檔案進行數據分析。

5          應用系統：PC系統 (Windows XP Pro, Vista 或 Windows 7)。

6          軟件顯示語言：英文；美國原廠設計                          

7          多頻道架構（未來可以增加多臺HTS設備, 附有配套軟件可以監控制多臺的信息）：可升級使用

M.資料分析

1           須附分析軟件，分析軟件須內建以下分析用模型：

1.1         iR Compensated Data; Fit Tafel

1.2         iR Compensated Data; Fit Tafel+Limiting Current

1.3         Uncompensated Data; Fit Tafel+Rohm

1.4         Uncomponsated Data: Fit Tafel+Rohm+Limiting Current

2           需可匹配模擬EMPIRICAL MODEL：

2.1         Y = a + b*X

2.2         Y = a + b/X

2.3         Y = a + b*log10(X)

2.4         Y = a + b*sqrt(X)

2.5         Y = a + b*sqrt([x])

2.6         Y = a + b/sqrt([x])

3           內建之分析軟件許可自動進行迭圖分析比較之功能，須包含以下之顯示方式：

3.1         自動顏色區分功能(auto color)

3.2         自動線型區分功能(auto-line)

3.3         自動標記區功能(auto-marker)

3.4         自動注明標式功能(auto legend)

4           之阻抗分析應用軟件須可搭配電子負載輸出訊號擾動(perturbation signal)進行交流阻抗測試，zui大負載電流須可達1000A，可實時顯示交流阻抗測試結果(Nyquist Plot, Bode Plot)

5           等效電路 Fitting & 仿真：Predefined Elements

Resistor(R) ; Capacitor(C) ; Inductor(L) ; Constant Phase Element(CPE) ; Warburg-Short Circuit Terminus(Ws) ; Warburg-Open Circuit Terminus(Wo) ; Distributed Element(DE) ; Extended Distributed Elements (DX, defined by more than 4 variables)

6           快速 Fitting：必須包含Rs C, Rs CPE, Rs (C-Rp), Rs (CPE-Rp), Rs Ws, Rs Wo 及時fitting 模式

7           之分析軟件之等效電路分析仿真功能須內建以下標準等效電路模型：

7.1         12861 Dummy Cell

7.2         Coated Metal

7.3         Li Battery

7.4         Localized Corrosion

7.5         R-Constant Phase Element

7.6         Warburg-Open

7.7         Warburg-Close

8           分析軟件之分析/仿真功能須包含以下模式：

8.1         模擬(simulation)

8.2         匹配(fitting)

8.3         減除(Subtraction)

8.4         剩余(Residual)

8.5         Batch Fitting(批次匹配)

8.6         KK(Kramers-Kronig轉換)

N. 環境參數

1.      設備運作溫度范圍：室溫 ~ 45℃

2.      電源：380VAC 50 ~ 60Hz  60A  

3.      外殼型式：獨立型機柜

4.      設備尺寸：100 cm(W) X 200 cm (L) X 200 cm (H)

5.      設備重量：約960 kg

6.      其它：包含計算機主機1臺，含顯示器（安裝Windows 7正版）

7.      操作手冊：包括890e硬件使用說明書一本、Fuel Cell軟件操作說明書一本、FC View與ZView軟件操作說明書一本、軟件電子文件光盤片一片。

二、&保證

1.      對所銷售的產品提供一年的質保與周全的&咨詢，提供新版或更新的Fuel Cell軟件與其它應用軟件，不定期免費更新。