Cum putem integra pilele de combustie cu hidrogen intuitive și practice în educație?

Pile de combustie cu hidrogen, cu eficiența și curățenia lor ridicată, au atras o atenție largă în domenii precum dronele și vehiculele comerciale. Educația privind energia hidrogenului în școlile profesionale transcende granițele disciplinare, necesitând atât integrare teoretică, cât și sprijin practic. Prin urmare, cum putem proiecta un instrument didactic cu adevărat interdisciplinar și practic pentru a ajuta elevii să stăpânească tehnologia energiei hidrogenului de la principii la aplicații?

1. Proiectarea sistemului central și implementarea funcțiilor

1.1 Unitate de alimentare cu hidrogen: Reconstruirea parametrilor de siguranță cu stocarea hidrogenului în stare solidă

Ca o componentă esențială a alimentării cu hidrogen, parametrii cheie ai stării solide stocarea hidrogenului cilindri sunt următoarele:

Nucleu de siguranță: Compania noastră a proiectat sistemul de stocare a hidrogenului solid cu o presiune de încărcare de 1,6 MPa, mult mai mică decât cea a buteliilor de gaz de înaltă presiune (de obicei 35 MPa). Acest lucru reduce fizic considerabil riscul de scurgeri și deflagrații, făcându-l fundamental potrivit pentru mediul didactic.

Control precis: Prin utilizarea unei combinații de supapă de reducere a presiunii și electrovalvă împreună cu un senzor de presiune, se construiește un sistem inteligent de gestionare a circuitului de gaz pentru a realiza o reglare precisă a debitului de hidrogen și o oprire automată a suprapresiunii, integrând concepte de control al siguranței de nivel industrial în procesul de predare.

Filtrare fină pentru protecție: Un filtru de particule de tip T este instalat în conducta de alimentare cu gaz pentru a intercepta impuritățile particulelor din hidrogen, a proteja electrodul membranei celulei de combustie, a prelungi durata de viață a acesteia și a reduce costurile de instruire și întreținere.

1.2 Managementul energiei și proiectarea unității de sarcină

Parametrii principali ai pilelor de combustie utilizate în acest dispozitiv didactic sunt următorii:

Unitate de control a pilelor de combustie (FCU): Pornirea și oprirea automată a stivei de pile de combustie, monitorizarea presiunii hidrogenului, protecția la supracurent, monitorizarea tensiunii, detectarea temperaturii, monitorizarea puterii etc.

Baterii litiu-ion furnizează energie de pornire pentru unitatea de control a pilelor de combustie (FCU) și acționează supapa de admisie a hidrogenului pentru a pre-umple stiva de pile de combustie cu hidrogen până când pila de combustie finalizează inițializarea electrochimică și atinge un prag de ieșire stabil. Când puterea de sarcină din aval este mai mică decât puterea nominală a pilelor de combustie, sistemul furnizează o încărcare constantă a bateriilor litiu-ion. Dacă puterea de sarcină crește brusc, bateriile litiu-ion răspund cu o descărcare de mare viteză pentru a oferi o compensare dinamică a puterii.

Modul regulator de tensiune: Unitatea de control al intrării puterii (FCU) generată de pila de combustie furnizează o tensiune constantă printr-un modul DC-DC pentru a se adapta sarcinii externe.

Sarcină și măsurare: Folosind un ventilator ca sarcină pentru a simula scenarii reale de consum de energie, această activitate demonstrează vizual dinamica puterii de ieșire. Prin monitorizarea curentului și a tensiunii ventilatorului în timp real folosind ampermetre și voltmetre, elevii pot calcula direct eficiența sistemului, completând un proces de instruire științifică de la observare la cuantificare.

1.3 Unitate inteligentă de control și monitorizare

Controlul sistemului: PLC-ul Siemens este utilizat pentru a implementa un control logic fiabil la nivel subiacent (pornire/oprire, protecție interblocare), iar ecranul tactil MCGS este utilizat pentru a oferi o interfață om-mașină ușor de utilizat.

Vizualizarea și achiziția de date: Ecranul tactil afișează toți parametrii precum tensiunea, curentul, puterea, presiunea hidrogenului și temperatura în timp real și acceptă exportul de date, oferind suport pentru analiza eficienței și trasarea curbei caracteristice.

Design de integrare a panoului: Toate componentele sunt integrate în panoul rezistent la coroziune, cu săgeți de proces și descrieri textuale care arată clar întregul lanț de generare a energiei prin pile de combustie.

Cel de mai sus este un dispozitiv demonstrativ complet integrat pentru predare, dedicat întregului proces de generare a energiei prin pile de combustie cu hidrogen. Acest dispozitiv integrează module pentru stocarea hidrogenului în stare solidă, generarea energiei prin pile de combustie, gestionarea energiei și aplicarea sarcinii, demonstrând în mod cuprinzător tehnologiile de bază pentru conversia energiei hidrogenului în energie electrică. Bazat pe tehnologia pilelor de combustie cu membrană schimbătoare de protoni (PEMFC), combinată cu stocarea hidrogenului în stare solidă la presiune joasă și un sistem inteligent de monitorizare, sistemul combină siguranța, fiabilitatea și aplicabilitatea didactică. Poate fi aplicat pe scară largă în predarea și cercetarea experimentală în discipline precum energia nouă, ingineria chimică și automatizarea electrică, contribuind la cultivarea talentelor interdisciplinare.

2. Valoare pedagogică

2.1 Prietenos cu predarea

Vizualizarea întregului proces: Panoul dispozitivului marchează clar întregul lanț de alimentare cu hidrogen, generare de energie și consum de energie. Combinat cu designul structural transparent, acesta poate afișa intuitiv întregul proces de reacție electrochimică, eliminând barierele abstracte ale predării teoretice și ajutând studenții să înțeleagă rapid conceptele de bază.

Analiza cantitativă a datelor: Parametri precum eficiența generării de energie și rata de utilizare a hidrogenului sunt înregistrați prin intermediul ecranului MCGS pentru a se potrivi proiectului de cercetare.

2.2 Sprijinirea predării experimentale pe mai multe niveluri, bazate pe investigație:

Experiment cognitiv de bază: Îndrumați elevii să observe întregul proces de generare a energiei pe bază de hidrogen și să măsoare tensiunea, curentul și puterea de ieșire în stare staționară.

Experimente de investigare a caracteristicilor: Prin modificarea sarcinii sau a debitului de hidrogen, sunt studiate curba caracteristică VI și curba de variație a eficienței pilei de combustie; de ​​asemenea, este investigat impactul purității hidrogenului asupra eficienței generării de energie.

Experiment de integrare a sistemului: Studierea comportamentului de compensare al bateriilor cu litiu în timpul pornirii sistemului și al schimbărilor bruște de sarcină și înțelegerea strategiei de management a sistemului energetic hibrid.

Experiment de siguranță și control: Simulați defecțiuni precum suprapresiunea și observați răspunsul logicii de protecție automată a sistemului.

3. Rezumatul designului

Acest dispozitiv demonstrativ de generare a energiei prin pile de combustie cu hidrogen nu este doar un instrument experimental, ci și o componentă standard a educației în domeniul energiei noi. Permite elevilor să depășească derivările teoretice și să se angajeze în operare practică, observare, înregistrare și analiză. Prin intermediul acestui dispozitiv, elevii pot dobândi o înțelegere profundă a modului în care este stocată energia hidrogenului, cum este convertită în energie electrică și pierderile și problemele de eficiență în timpul procesului de conversie. Această demonstrație completă în buclă închisă, de la „stocarea hidrogenului” la „generarea de energie” și „consumul de energie electrică”, va inspira, fără îndoială, mai mulți tineri să se dedice cercetării științifice în domeniul energiei noi și să cultive talente de înaltă calitate, adaptate viitoarei revoluții energetice.

Cerere de ofertă:

1. Cine suntem noi?

Avem sediul în Anhui, China, începând din 2011, vindem în Asia de Sud-Est, America de Nord, Europa de Est, Asia de Sud.

2. Compania dumneavoastră oferă materialele didactice menționate anterior?

Da. Dacă sunteți interesat, vă rugăm să ne contactați oricând.

3. De ce ar trebui să cumpărați de la noi și nu de la alți furnizori?

Avem o echipă de cercetare și dezvoltare tehnică profesională cu experiență. Capacitate de potrivire a sistemelor de control/cercetare și dezvoltare și control al calității. Avantaj de preț adus de capacitățile de integrare a lanțului de aprovizionare.