Вольт-амперна характеристика паливного елемента ПЕМ

Інформація для викладачів

Опис

Експериментальна установка

Паливний елемент PEM характеризується не лінійною кривою потужності, але досягає максимальної потужності при певній силі струму. На практиці, особливо важливо використовувати силу струму, при якій паливний елемент забезпечує найбільшу потужність.

Для досягнення більшої потужності паливні елементи з'єднують разом у більш великі блоки (стеки паливних елементів). Для досягнення максимальної потужності важливо, щоб кожен окремий паливний елемент працював оптимально.

Додаткова інформація для викладачів (1/2)

Попередні знання

Додаткова інформація для викладачів, ілюстрація 1 з 2

В якості попередніх знань студенти повинні знати хімічний склад води і бути знайомі з хімічною реакцією між воднем і киснем.

Принцип

Додаткова інформація для викладачів, ілюстрація 2 з 2

У цьому експерименті записується вольт-амперна характеристика паливного елемента PEM і досліджується, при якій силі струму можна отримати найбільшу потужність.

Додаткова інформація для викладачів (2/2)

Мета навчання

Студенти повинні вміти досліджувати залежність сили струму від напруги паливного елемента PEM.

Завдання

Дослідіть залежність сили струму від напруги паливного елемента.

Інформація для студентів

Мотивація

Реакція взаємодії між воднем і киснем має багато застосувань у системах накопичення енергії. Для ефективного використання необхідно знати залежність сили струму від напруги паливного елемента.

Матеріал

Позиція	Матеріал	Пункт №.	Кількість
1	З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний	07361-01	2
2	З'єднувальний провідник, 500 мм, синій	07361-04	2
3	З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний	07360-01	2
4	З'єднувальний провідник, 250 мм, синій	07360-04	1
5	З'єднувальний, кутовий, модуль SB	05601-02	3
6	З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB	05601-10	4
7	З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB	05601-04	1
8	З'єднувальний, прямий, модуль SB	05601-01	2
9	Мензурка, низька, 400 мл	46055-00	1
10	Система для зберігання газу, SB	05666-00	2
11	PEM електролізер з мембраною протонного обміну (МПО), SB	05665-00	1
12	PEM - подвійний паливний елемент, SB	05664-00	1
13	Потенціометр 250 Ом, модуль SB	05623-25	1
14	Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою	07122-00	2
15	PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A	13506-93	1

Інформація про безпеку

Інформація з техніки безпеки

Інформація про безпеку, ілюстрація 2 з 3

Інформація про безпеку, ілюстрація 3 з 3

H: 220 / 270

P: 210 / 220

Кисень - безбарвний, без запаху і смаку окислювальний газ. При контакті з легкозаймистими речовинами є пожежонебезпечним.

Водень - безбарвний горючий газ без запаху і смаку, який легко утворює вибухонебезпечні суміші з повітрям. При проведенні експериментів з воднем необхідно заздалегідь усунути всі джерела займання.

Одягайте захисні окуляри.

Підготовка (1/6)

Підключіть два лінійних модулі з роз'ємом для підключення, а також два резервуари для зберігання газу та електролізер PEM, позначений синім кольором, як показано на рис. 1.

Рис. 1

Підготовка (2/6)

Приєднайте трубку до вільного кінця кожного резервуара з газом, що залишився, і зафіксуйте кожну трубку затискачем (хомутом) (рис. 2).

Зберіть електричну схему з паливного елемента, потенціометра та з'єднувальних модулів, як показано на рис.3.

Зверніть увагу на полюси.

Тепер з'єднайте обидва вузли електричного кола. Перевірте полюси окремих елементів. Полюси зліва від паливного елемента та електролізера повинні відповідати полюсам справа. Якщо необхідно, переверніть паливний елемент.

Рис. 2

Підготовка (3/6)

Налийте приблизно 150 мл дистильованої води у склянку об'ємом 400 мл. Заповніть обидва резервуари для газу зверху до верхньої позначки (рис. 4).

Увага:Використовуйте тільки дистильовану воду

Рис. 3

Рис. 4

Підготовка (4/6)

Відкрийте затискачі трубки так, щоб вода стікала в ємність для зберігання. Вільний кінець трубки слід підняти трохи вгору, щоб уникнути розливання води (рис.5).

Рис. 5

Рис. 6

Підготовка (5/6)

Зніміть затискачі трубок і під'єднайте вільні кінці трубок до паливного елемента (рис. 6).

Дві додаткові трубки призначені для запобігання потрапляння води, що витікає, на контакти.

Підключіть лінійні модулі з роз'ємами відповідно до полярності на електролізері до роз'ємів постійного струму блоку живлення (рис. 7).

Рис.7

Підготовка (6/6)

Амперметр під'єднують до кола, як показано на рис. 8. Паралельно до джерела напруги підключають вольтметр (рис. 9). Встановлюють вольтметр на діапазон вимірювання 20 В, а амперметр на 20 А. Джерело живлення вимкнено.

Рис. 8

Рис. 9

Виконання роботи (1/2)

Поверніть ручку регулювання напруги на блоці живлення і ручку регулювання на потенціометрі для опору до упору вліво.

Увімкніть джерело живлення і поверніть ручку регулювання сили струму до упору вправо до значення 2 А.

Відрегулюйте напругу до 2 В.

Дайте електролізеру попрацювати близько однієї хвилини, щоб повітря, яке залишилося в системі, могло вийти через паливний елемент.

Повільно збільшуйте опір, повертаючи ручку потенціометра, і зчитуйте відповідні значення напруги і сили струму , після чого запишіть їх в таблицю 1. Намагайтеся змінювати опір так, щоб записувати показання з інтервалом близько 0,05 В. Запишіть 12 різних виміряних значень.

Виконання роботи (2/2)

Спорожнення резервуара для зберігання газу:

При вимкненому блоці живлення від'єднайте провідники та лінійні модулі. Переконайтеся, що затискачі трубок закриті, і візьміться кожною рукою за один резервуар для зберігання газу. Не знімайте електролізер. Підніміть один з двох резервуарів для газу над склянкою і вилийте його вміст через край (рис. 11).

Зробіть те ж саме з другим резервуаром для газу.

Рис. 11

Протокол

Спостереження (1/2)

Запишіть виміряні значення в таблицю. Потім обчисліть відповідну потужність і запишіть її в таблицю.

Спостереження (2/2)