一、燃料電池研究現(xiàn)狀

燃料電池作為本實際最有前途的清潔能源，是替代傳統(tǒng)能源的最佳選擇，其中質(zhì)子交換燃料電池（PEMFC）具有體積小，啟動快、轉(zhuǎn)換效率高和工作溫度低等優(yōu)點，是汽車動力電源和移動電源的首選。因此，20世紀末開始，國際上形成了一個PEMFC的開發(fā)熱潮，使得PEMFC成為了目前世界上發(fā)展最為迅速的燃料電池。

燃料電池作為電化學(xué)發(fā)電裝置，不同與常規(guī)意義上的電池。質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖所示：

圖 1?質(zhì)子膜交換燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖

單電池主要由四部分組成：一個質(zhì)子交換膜電極，兩塊電極板，催化層和外部密封裝置。其中質(zhì)子交換膜是電池的核心。燃料電池的電壓只跟膜的層數(shù)有關(guān)，PEMFC單電池開路電壓大約在0.7V-1V左右，要活的高電壓需要將電池串聯(lián)起來形成堆。燃料電池的工作電流則與膜的大小有關(guān)，PEMFC的工作電流密度可高達1A/CM2，因此在工作時將產(chǎn)生很大的電流。

為了方便開發(fā)人員研究測試膜的電特性。一般情況下都是進行單電池測試，所以要求電子負載能進行低壓大電流的測試，另外，還會進行對電池電動勢的準確測量，以及負載調(diào)整率的測量等等，NGI針對此應(yīng)用特推出全新的燃料電池專用測量設(shè)備——N62400。

二、N62400簡介

N62400超低電壓大電流直流電子負載為NGI公司為燃料電池等相關(guān)領(lǐng)域測試而開發(fā)的一款高可靠性、高精度、高性價比全功能直流電子負載產(chǎn)品。該產(chǎn)品功率密度大，外形精致，適合桌面使用，也可安裝于19寸標準機柜。產(chǎn)品外觀如圖所示：

圖 2?N62400外觀

?N62400主要特點如下所示：

??帶載時最低可操作電壓低至0.2V

??純硬件恒電阻、恒功率設(shè)計，穩(wěn)定可靠

??強大充放電控制功能，可串聯(lián)模式放電，方便燃料電池測試

??內(nèi)置ESR測試功能（選配）

??高達20KHz動態(tài)測試性能，上升下降斜率可獨立設(shè)置

??遠近端量測切換

??斷電保持記憶功能

??可編程序列測試功能，多達100組序列，每個序列高達50步

??大尺寸彩色液晶屏，信息顯示更全面

??強大的自動測試功能，復(fù)雜測試任務(wù)一鍵完成

??模擬短路功能

??強大自動測試功能，復(fù)雜測試任務(wù)一鍵搞定

三、N62400在燃料電池測試中的優(yōu)勢

測量燃料電池主要測量其極化特性曲線，即在一定的溫度與氣體壓力下，改變負載電阻的大小，測量燃料電池的輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系，一般包括三個部分低電流（電化學(xué)極化）、中電流（歐姆極化）、高電流（濃差極化），典型的極化特性曲線如圖所示：

圖 3?燃料電池極化曲線

由此可見，為了盡可能完整的測試出該極化曲線，需要對應(yīng)的電子負載能在足夠低的電壓下操作，而N62400的超低最小工作電壓正好可以滿足該測試要求，以下為針對某燃料電池得到的測試曲線

圖 4?使用N62400測試某型號燃料電池極化曲線

圖 5使用N62400測試某型號燃料電池輸出功率曲線

由此可以很明顯看出，在燃料電池低至0.2V時候的實測電流，從而為產(chǎn)品研發(fā)以及改進提供有力依據(jù)。

從事燃料電池的研究、開發(fā)或制造PEMFC的科學(xué)家及工程師需要各種測量、控制、分析及可視化工具來評估和驗證PEMFC技術(shù)。就研究開發(fā)而言，測試可以描述和優(yōu)化能量輸出，延長電堆的使用壽命和耐久性。在設(shè)計方案的驗證過程中，主要目標是優(yōu)化設(shè)計，為批量生產(chǎn)做準備；在加工制造領(lǐng)域，將對電堆進行檢查以保證其符合要求：在實際應(yīng)用中，監(jiān)控電堆的壽命和安全工作至關(guān)重要?？梢钥闯?，從PEMFC的研究開發(fā)到方案驗證，乃至生產(chǎn)和使用，都需要對 PEMFC的工作狀態(tài)進行詳細的分析，選擇N62400系列產(chǎn)品，不僅能滿足上述的測量需求，還可以借助其強大的序列功能，彌補燃料電池在測試過程中的響應(yīng)速度不快，而可能引起的瞬間過載，從而在有效降低對電源瞬態(tài)響應(yīng)速度的同時，也能滿足對電源連續(xù)輸出測試的要求。