Bancada Didática Avançada de Célula de Combustível PEM, Controlado por Computador Edibon EC6C

A Unidade Avançada de Células a Combustível PEM, Controlada por Computador, “EC6C”, foi projetada para permitir que os alunos entendam a tecnologia das células a combustível; especialmente a célula de combustível de membrana de troca de prótons (PEM). Ele também permite calcular vários parâmetros fundamentais de uma célula a combustível do tipo PEM, como densidade de potência, curvas de polarização, eficiência etc., e a variação de alguns desses parâmetros em função do consumo de reagentes e da potência desenvolvida.

A unidade é fornecida com uma pilha de células a combustível de membrana de troca de prótons (PEM) com potência nominal de 1000 W. A pilha é composta por 72 células com formato de placa canalizada que permitem o fluxo de ar através da membrana. A membrana facilita o fluxo de hidrogênio, gerando a liberação de elétrons. Existem placas separadas que conduzem eletricidade, permitindo que os elétrons fluam entre cada par de células.

As células são auto-umidificantes e não requerem nenhum tipo de umidificação externa.

A pilha possui um ventilador integrado capaz de fornecer o ar necessário para a operação correta e manter uma temperatura adequada. O armazenamento de hidrogênio representa um dos pontos essenciais em relação à economia de hidrogênio. Para esse efeito, é incluído um cilindro de hidreto metálico (2000 NL). Graças à absorção do hidrogênio no interior, o hidrogênio é armazenado de forma segura e certificada. Como a pressão de descarga do cilindro de hidreto metálico é de 15 a 20 bar, a unidade “EC6C” também inclui dois reguladores de pressão:

um deles está preparado para ser instalado no cilindro H2, a fim de regular a pressão de saída; o outro é colocado na saída do cilindro de hidreto metálico para regular a pressão de entrada na pilha.

Além disso, a unidade inclui duas válvulas solenóides. Um deles está localizado antes da pilha e controla a entrada de hidrogênio e, quando a unidade é desligada, a válvula é fechada para evitar possíveis vazamentos de hidrogênio. Esta válvula é automaticamente fechada quando a temperatura da pilha exceder 65 ° C. A outra válvula, colocada na saída da pilha, limpa o excesso de água e hidrogênio para fora para uma operação adequada.

A unidade também possui um sistema de regulação de carga. Permite o estudo da energia elétrica gerada, a representação das curvas características de operação e sua comparação com as curvas teóricas.

Todo o circuito elétrico da pilha é protegido por uma unidade de curto-circuito em caso de sobrecorrente (30 A) e baixa tensão (36V).

No caso de um desses problemas, a válvula solenóide de entrada de hidrogênio é fechada automaticamente.

As conexões e mangueiras da unidade são feitas de materiais adequados para o uso com H2.

Inclui um detector de vazamento de hidrogênio com uma faixa de detecção de 0 a 2% vol. e de 0 a 100% L.E.L. (Limite explosivo inferior), respectivamente.

Esta Unidade Controlada por Computador é fornecida com o Sistema de Controle de Computador EDIBON (SCADA) e inclui: A própria unidade + uma Caixa de Interface de Controle + uma Placa de Aquisição de Dados + Pacotes de Software de Controle de Computador, Aquisição de Dados e Gerenciamento de Dados, para controlar o processo e todos parâmetros envolvidos no processo.

POSSIBILIDADES PRÁTICAS:

1.- Estudo dos principais princípios de uma operação com célula de combustível de troca de prótons (PEM).

2.- Estudo da estrutura e dos principais princípios de um cilindro de hidreto metálico.

3.- Cálculo da eficiência de uma célula a combustível PEM.

4.- Estudo da influência do consumo de ar e consumo de hidrogênio na eficiência de uma célula a combustível PEM.

5.- Estudo da densidade de potência de uma célula de combustível PEM.

6.- Representação da curva de polarização de uma célula a combustível PEM.

7.- Determinação das características de tensão e densidade de corrente de uma célula de combustível PEM.

8.- Influência do consumo de hidrogênio na geração de energia elétrica.

9.- Estudo da influência da energia gerada na eficiência de uma célula a combustível PEM.

10.-Estudo da influência dos fluxos de reagentes na geração de energia elétrica.

11.-Estudo do uso de reagentes e fenômenos de transporte.

Possibilidades práticas adicionais:

12.-Calibração dos sensores.

Outras possibilidades a serem feitas com esta unidade:

13.-Muitos estudantes visualizam resultados simultaneamente.

 Visualizar todos os resultados em tempo real na sala de aula por meio de um projetor ou um quadro branco eletrônico.

14.-Controle aberto, controle multicontrole e controle em tempo real.

Esta unidade permite intrinsecamente e / ou extrinsecamente alterar o alcance, ganhos; parâmetros proporcionais, integrais, derivativos; etc, em tempo real.

15.-O Sistema de Controle de Computador com SCADA permite uma simulação industrial real.

16.-Esta unidade é totalmente segura, pois utiliza dispositivos de segurança mecânicos, elétricos e eletrônicos e de software.

17.-Esta unidade pode ser usada para fazer pesquisas aplicadas.

18.-Esta unidade pode ser usada para ministrar cursos de treinamento para indústrias, mesmo para outras instituições de ensino técnico.

19.-Controle do processo da unidade EC6C através da caixa da interface de controle sem o computador.

20.-Visualização de todos os valores dos sensores utilizados no processo da unidade EC6C.

ESPECIFICAÇÕES:

With this unit there are several options and possibilities:

 - Main items: 1, 2, 3, 4, 5 and 6.

 - Optional items: 7, 8, 9 and 10.

Let us describe first the main items (1 to 6):

EC6C. Unit:

Bench-top unit.

Anodized aluminum frame and panels made of painted steel.

Diagram in the front panel with distribution of the elements

similar to the real one.

Metal hydride cylinder with a capacity of 2000 NL for the storage

of H2.

Fuel cell stack with 72 cells and a rated power of 1000 W. Cells

are self-humidifying and do not require any type of external

humidification.

Fan incorporated in the stack.

Solenoid valve to supply H2.

Purge solenoid valve.

Pressure regulator for the H2 bottle. Inlet at 200 bars and outlet

at 5 – 50 bars.

Pressure regulator for the hydrogen inlet at the PEM fuel cell,

range: 0 – 1 bar.

Suitable hose for use with H2 with a high safety factor: up to

210 bars.

Load module: Rheostat (22 R – 760 W) + four wirewound

resistors (10 R – 300 W).

Hydrogen leakage detector (4 – 20 mA; IP65) and software

warning.

Battery and charger (12 V).

Failure protection with solenoid valve at the stack inlet:

 Over current shut down (30 A).

 Low voltage shut down (36 V).

 Over temperature shut down in the stack.

Flow sensor to measure the inlet H2 flow to the stack, range: 1 – 15 l/min.

Control temperature sensor placed between two bipolar plates of the cell.

Temperature sensor for the purging flow.

Pressure sensor to measure the H2 pressure at the stack inlet, range: 0 – 1 bar.

Current, voltage and power sensors