Celle a Combustibile

ECOLOGIA - AMBIENTE
ER102D - Celle a Combustibile: Conoscenze di Base Cod. 948502
1. Generalità
ER102D è stato progettato per permettere allo studente di acquisire le necessarie conoscenze di base necessarie ad
affrontare la tecnologia delle celle a combustibile. L’unità permette di osservare e di sperimentare l’uso di tutti i componenti
coinvolti nell’impiego dell’idrogeno in una cella a combustibile. Può lavorare con tre tipologie di alimentazione dell’idrogeno in
una cella a combustibile: con bombola di idrogeno compresso attraverso un regolatore bistadio, idrogeno fornito da una
cartuccia di idruri metallici con regolatore monostadio e idrogeno generato da un elettrolizzatore (opzionale, non fornito nella
versione base) con cartuccia intermedia di stoccaggio idruri metallici. La cella a combustibile è da 60 W di potenza massima
e viene dotata di un elettroventilatore in grado di fornire tutto l’ossigeno necessario per l’ossidazione dell’idrogeno nonché il
raffreddamento della pila. Il sistema viene fornito con un modulo di carico elettronico al fine di applicare una resistenza o una
corrente costante alla pila a combustibile come carico e di tracciare le specifiche curve caratteristiche. Allo stesso tempo
l’unità viene fornita con un convertitore CC-CC per usare una normale lampada da 12 V cc al fine di simulare un carico
reale come servizio. La prova sperimentale include: 1) potenza dipendente dalla fornitura di combustibile; 2) profilo del carico
e risposta della cella a combustibile alle variazioni di carico; 3) tracciamento delle curve caratteristiche della pila a
combustibile. Un software dedicato permette di acquisire e trattare in tempo reale su PC (non compreso) i parametri di
processo più importanti come: portata di idrogeno, temperatura della pila, la potenza al ventilatore e la tensione e la corrente
della pila. Il software permette di sperimentare e capire le principali caratteristiche di una pila a combustibile come: parametri
che influenzano la curva caratteristica; la funzione base del sistema cella a combustibile; valutazione dell’efficienza della
cella a combustibile in funzione delle modalità di alimentazione dell’idrogeno.
Viene fornito un manuale che descrive tutte le parti del trainer, le procedure di installazione e utilizzazione nonché gli esercizi
insieme a un testo sui principi e le applicazioni delle celle a combustibile.
2. Composizione
L’unità Celle a combustibile: conoscenze di base è composta da:
Unità di utilizzazione dell’idrogeno
cella a combustibile PEM con membrana a scambio protonico max 60 W, 6 V cc;
valvola a solenoide per alimentazione idrogeno;
sensore temperatura;
ventilatore alimentazione aria;
quadro a microcontrollore;
sistema di autoumidificazione.
 Convertitore
Convertitore CC/CC: tensione d’entrata 210 V cc, tensione d’uscita nominale 12V cc.
 Alimentazione idrogeno
Bombola idrogeno compresso;
Set di connessione per regolatore bistadio idrogeno compresso dotato di valvola a solenoide integrale per arresto di
emergenza;
Cartuccia di idruri metallici con capacità max di idrogeno di 70 Nl (in alternativa 200 Nl o 900 Nl come opzionali) con
regolatore monostadio;
Set di connessione ricarica idrogeno pressione primaria 200 bar max, pressione secondaria 0/15 bar;
Generatore idrogeno elettrolizzatore, potenza 200 W (opzionale).
 Carico elettronico
Tensione d’ingresso max 20 V; corrente d’ingresso max 10A, potenza 220 W.
 Convertitore di tensione CC/CC
Tensione d’ingresso 2-10 V cc; tensione d’uscita 12 V cc; corrente d’ingresso max 10A.
 Lampada di carico
Tensione di alimentazione: 12 V; consumo: 10 W.
 Misure e acquisizione dati
Portata idrogeno; temperatura pila, potenza ventilatore aria; tensione e corrente pila, potenza d’uscita; potenza di
carica.

3. Descrizione
Idrogeno molto puro (99.9995%) alimenta la cella a combustibile insieme con l’aria ambiente per fornire l’ossigeno
necessario a ossidare l’idrogeno. La portata d’aria in ingresso alla cella a combustibile viene assicurata da un ventilatore
prima dell’ingresso. Con l’unità è possibile provare l’efficienza della cella a combustibile con l’idrogeno fornito in modi
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diversi: da bombola in pressione e via cartuccia di idruri. Il carico elettronico permette di utilizzare una resistenza o livello di
corrente costante al fine di registrare curve caratteristiche specifiche. Software dedicato permette di acquisire tutti I
parametri caratteristici al fine di comprendere il principio di base e il rendimento di una cella a combustibile.
Software
Per mezzo del software è possibile monitorare i seguenti parametri: portata dell’idrogeno, temperatura della pila, potenza del
ventilatore, tensione e corrente della pila. Il training comprende il rilievo della curva caratteristica di una cella a combustibile,
i parametri che influenzano la curva caratteristica e la funzione base della cella a combustibile come alimentazione con cella
a combustibile compreso il convertitore CC/CC rispetto a un carico esterno.
Valori acquisiti
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



portata idrogeno;
temperatura nello stack;
corrente;
tensione;
potenza.
Tutti i dati sono visualizzati in tempo reale sul monitor del PC e possono essere salvati su file per successive elaborazioni e
letture.
4. Esercizi
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


Tracciamento della curva caratteristica.
Potenza erogata in funzione della temperatura e resistenza del combustibile.
Profilo del carico e risposta del sistema alle variazioni di carico, potenza e rendimento.
Valutazione delle prestazioni della cella in funzione delle modalità di fornitura dell’idrogeno.
5. Configurazione minima richiesta del PC



PC minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA 800x600, mouse, RAM 32 MB, porta USB
(non fornito)
XP/MS-Windows o versioni successive
Stampante grafica (non fornita)
6. Servizi richiesti



Per il laboratorio è necessario un locale apposito del volume minimo di 40 m3, con 2 aperture per la ventilazione
naturale; l’area minima è di 1000 cm2 ciascuna.
Alimentazione elettrica: monofase 220V, 50Hz; 3kW.
Idrogeno molto puro (99.9995%) senza componenti che possano danneggiare le celle a combustibile.
7. Peso e dimensioni


Dimensioni: 760x610x900 h mm
Peso: 50 kg
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8. Opzionali (non forniti)


Elettrolizzatore (Cod. 948510)
Cartuccia idruri metallici da 200 Nl (Cod. 948511) o 900 Nl (Cod. 948512)
3
Electrolyser
11
4
13
H2
2
Q
5
6
10
12
H2
7
+
15
Air
DC / DC
DC
Converter
out
_
Lamp
9
8
TI
14
16
Electronic variable
external load
P.C.
18
Legenda
1. Elettrolizzatore (opzionale Cod. 948510)
2. Serbatoio gas idrogeno 200 bar
3. Manometro serbatoio
4. Manometro linea idrogeno
5. Valvola a solenoide per H2
6. Flussimetro idrogeno
7. Cella a combustibile PEM
8. Ventilatore centrifugo
9. Cartuccia idruri metallici
10. Riduttore di pressione
11. Valvola serbatoio idrogeno
12. Manometro pressione serbatoio ad idruri
13. Manometro pressione idrogeno
14. Temperatura cella a combustibile
15. Convertitore cc/cc
16. Carico elettronico esterno variabile
17. Lampada di carico
18. Computer (non fornito)
Water
generated
17
Cod. R01099/I 1009 Ed. 01 Rev. 01
In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche
essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico.
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