Come possiamo integrare le celle a combustibile a idrogeno intuitive e pratiche nell'istruzione?

celle a combustibile a idrogenoGrazie alla loro elevata efficienza e pulizia, hanno suscitato grande attenzione in settori come i droni e i veicoli commerciali. L'educazione all'energia dell'idrogeno nelle scuole professionali trascende i confini disciplinari, richiedendo sia l'integrazione teorica che il supporto pratico. Pertanto, come possiamo progettare uno strumento didattico realmente interdisciplinare e pratico per aiutare gli studenti a padroneggiare la tecnologia dell'energia dell'idrogeno, dai principi alle applicazioni?

1. Progettazione del sistema principale e implementazione delle funzioni

1.1 Unità di fornitura di idrogeno: ricostruzione dei parametri di sicurezza con stoccaggio di idrogeno allo stato solido

Come componente fondamentale della fornitura di idrogeno, i parametri chiave dello stato solido stoccaggio dell'idrogeno cilindri sono i seguenti:

Sicurezza: la nostra azienda ha progettato il sistema di stoccaggio dell'idrogeno solido con una pressione di carica di 1,6 MPa, di gran lunga inferiore a quella delle bombole di gas ad alta pressione (solitamente 35 MPa). Questo riduce notevolmente il rischio di perdite e deflagrazione, rendendolo fondamentalmente adatto all'ambiente didattico.

Controllo preciso: utilizzando una combinazione di valvola di riduzione della pressione ed elettrovalvola insieme a un sensore di pressione, viene realizzato un sistema di gestione intelligente del circuito del gas per ottenere una regolazione precisa del flusso di idrogeno e un'interruzione automatica della sovrapressione, integrando concetti di controllo di sicurezza di livello industriale nel processo di insegnamento.

Filtrazione fine per la protezione: un filtro antiparticolato di tipo T è installato nella linea di alimentazione del gas per intercettare le impurità particellari nell'idrogeno, proteggere l'elettrodo della membrana della cella a combustibile, prolungarne la durata e ridurre i costi di formazione e manutenzione.

1.2 Gestione dell'alimentazione e progettazione dell'unità di carico

I parametri principali della cella a combustibile utilizzata in questo dispositivo didattico sono i seguenti:

Unità di controllo della cella a combustibile (FCU): avvio e arresto automatici della pila di celle a combustibile, monitoraggio della pressione dell'idrogeno, protezione da sovracorrente, monitoraggio della tensione, rilevamento della temperatura, monitoraggio della potenza, ecc.

batterie agli ioni di litio Forniscono potenza di avviamento all'unità di controllo della cella a combustibile (FCU) e azionano la valvola di ingresso dell'idrogeno per pre-riempire la pila di celle a combustibile con idrogeno fino al completamento dell'inizializzazione elettrochimica e al raggiungimento di una soglia di potenza stabile. Quando la potenza del carico a valle è inferiore alla potenza nominale della cella a combustibile, il sistema fornisce una carica a corrente costante alle batterie agli ioni di litio. Se la potenza del carico aumenta improvvisamente, le batterie agli ioni di litio rispondono con una scarica ad alta velocità per fornire una compensazione dinamica della potenza.

Modulo regolatore di tensione: l'unità di controllo dell'ingresso di potenza (FCU) generata dalla cella a combustibile emette una tensione costante tramite un modulo CC-CC per adattarsi al carico esterno.

Carico e Misurazione: Utilizzando una ventola come carico per simulare scenari di consumo energetico reali, questa attività dimostra visivamente le dinamiche della potenza erogata. Monitorando la corrente e la tensione della ventola in tempo reale tramite amperometri e voltmetri, gli studenti possono calcolare direttamente l'efficienza del sistema, completando un processo di formazione scientifica dall'osservazione alla quantificazione.

1.3 Unità di controllo e monitoraggio intelligente

Controllo del sistema: il PLC Siemens viene utilizzato per implementare un controllo logico affidabile a livello sottostante (avvio/arresto, protezione di interblocco), mentre il touch screen MCGS viene utilizzato per fornire un'interfaccia uomo-macchina intuitiva.

Visualizzazione e acquisizione dei dati: il touch screen visualizza tutti i parametri quali tensione, corrente, potenza, pressione dell'idrogeno e temperatura in tempo reale e supporta l'esportazione dei dati, fornendo supporto per l'analisi dell'efficienza e la rappresentazione grafica delle curve caratteristiche.

Progettazione dell'integrazione del pannello: tutti i componenti sono integrati nel pannello resistente alla corrosione, con frecce di processo e descrizioni testuali che mostrano chiaramente l'intera catena di generazione di energia delle celle a combustibile.

Quanto sopra è un dispositivo didattico dimostrativo completamente integrato per l'intero processo di generazione di energia da celle a combustibile a idrogeno. Questo dispositivo integra moduli per l'accumulo di idrogeno allo stato solido, la generazione di energia da celle a combustibile, la gestione dell'alimentazione e l'applicazione del carico, dimostrando in modo completo le tecnologie fondamentali per la conversione dell'energia dell'idrogeno in energia elettrica. Basato sulla tecnologia delle celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC), combinata con l'accumulo di idrogeno allo stato solido a bassa pressione e un sistema di monitoraggio intelligente, il sistema combina sicurezza, affidabilità e applicabilità didattica. Può essere ampiamente applicato all'insegnamento sperimentale e alla ricerca in discipline come le nuove energie, l'ingegneria chimica e l'automazione elettrica, contribuendo allo sviluppo di talenti interdisciplinari.

2. Valore pedagogico

2.1 Adatto all'insegnamento

Visualizzazione completa del processo: il pannello del dispositivo evidenzia chiaramente l'intera catena di fornitura di idrogeno, generazione di energia e consumo energetico. In combinazione con il design strutturale trasparente, può mostrare in modo intuitivo l'intero processo di reazione elettrochimica, abbattendo le barriere astratte dell'insegnamento teorico e aiutando gli studenti a comprendere rapidamente i concetti chiave.

Analisi quantitativa dei dati: parametri quali l'efficienza della produzione di energia e il tasso di utilizzo dell'idrogeno vengono registrati tramite lo schermo MCGS per adattarsi al progetto di ricerca.

2.2 Supportare l'insegnamento sperimentale multilivello basato sulla ricerca:

Esperimento cognitivo di base: guidare gli studenti a osservare l'intero processo di generazione di energia a idrogeno e a misurare la tensione di uscita, la corrente e la potenza in stato stazionario.

Esperimenti di indagine caratteristica: modificando il carico o la portata di idrogeno, vengono studiate la curva caratteristica VI e la curva di variazione dell'efficienza della cella a combustibile; viene inoltre studiato l'impatto della purezza dell'idrogeno sull'efficienza della generazione di energia.

Esperimento di integrazione del sistema: studiare il comportamento di compensazione delle batterie al litio durante l'avvio del sistema e le improvvise variazioni di carico e comprendere la strategia di gestione del sistema energetico ibrido.

Esperimento di sicurezza e controllo: simula guasti quali sovrapressione e osserva la risposta della logica di protezione automatica del sistema.

3. Riepilogo del progetto

Questo dispositivo dimostrativo per la generazione di energia tramite celle a combustibile a idrogeno non è solo uno strumento sperimentale, ma anche un componente standard della formazione sulle nuove energie. Permette agli studenti di andare oltre le derivazioni teoriche e di impegnarsi in operazioni pratiche, osservazioni, registrazioni e analisi. Attraverso questo dispositivo, gli studenti possono acquisire una profonda comprensione di come l'energia dell'idrogeno viene immagazzinata, come viene convertita in energia elettrica e delle perdite e dei problemi di efficienza durante il processo di conversione. Questa dimostrazione completa a circuito chiuso, dallo "stoccaggio dell'idrogeno" alla "generazione di energia" fino al "consumo di elettricità", ispirerà senza dubbio un maggior numero di giovani a dedicarsi alla ricerca scientifica sulle nuove energie e a coltivare talenti di alta qualità adatti alla futura rivoluzione energetica.

Richiesta di quotazione:

1. Chi siamo?

La nostra sede è ad Anhui, in Cina, e dal 2011 vendiamo nel Sud-est asiatico, nel Nord America, nell'Europa orientale e nell'Asia meridionale.

2. La vostra azienda offre i suddetti supporti didattici?

Sì. Se sei interessato, non esitare a contattarci in qualsiasi momento.

3. Perché dovresti acquistare da noi e non da altri fornitori?

Disponiamo di un team di ricerca e sviluppo tecnico professionale ed esperto. Capacità di abbinamento dei sistemi di controllo/R&S e controllo qualità. Vantaggio di prezzo garantito dalle capacità di integrazione della supply chain.