一种

PEM 燃料电池测试系统的设计

 摘  要  针对 PEM 燃料电池系统的复杂性，及其对测试系统的实时性与可靠性要求，采用
ADLINKTECH 的 PCI-9112、PCI-6208V 数据采集卡，以 PC 为主控单元、LabVIEW 为软件开
发平台设计了一种

PEM 燃料电池测试系统。详细介绍了该测试系统的硬件结构和控制软件

设计方案。该设计不仅提高了开发效率，缩短了开发周期，而且具有很强的实时性，取得了
良好的测试与控制效果。
    关键词  质子交换膜燃料电池；测试系统；控制
 

1  引言
    质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell）是一种以全氟磺酸型固体聚
合物为电解质膜，氢气或净化重整气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的
石墨或表面改性的金属板为双极板的发电装置，如图

1 所示。PEMFC 除具有燃料电池的一

般特点（如能量转化效率高、环境友好等）之外，同时还具有可在室温快速启动、无电解液
流失、水易排出、寿命长、能量密度高等突出特点。它不仅可用于建设分布式电站，也特别适
宜于用作可移动动力源，是移动通讯设备、电动车和不依靠空气推进潜艇的理想电源

[1]。由

于

PEMFC 发电系统是一个涉及电化学、流体力学、热力学、电工学等多种学科的复合系统，

它在运行过程中需要调节和控制的参数多而复杂。因此，为其提供稳定可靠的测试与控制平
台在

PEMFC 的研制、开发以及性能测试中具有一定的现实意义。本文将详细介绍一种采用

ADLINKTECH 的 PCI-9112、PCI-6208V 数据采集卡结合 LabVIEW 开发的 PEM 燃料电池测
试系统。

图

1 PEMFC 燃料
电池原理图

2  系统测试要求
       PEM 燃 料 电 池
测试系统主要是为
PEMFC 提 供 一 个
工作和测试平台，
它主要的工作是：
1） 实时 监测 并显
示燃料电池运行过
程中的各种参数和
工作状态，包括燃料气与氧化剂气体的流量、压力、温度，电池电堆的温度、放电电压、电流
等；

2）通过对各运行参数的采集分析，采用各种控制方法实时调节和控制燃料电池的工作

状态，确保电池电堆连续稳定的工作，需要控制的参数包括燃料气与氧化剂气体的流量、入
口温度和露点温度、尾气的排放等；

3）解决燃料电池运行中出现的氢气泄漏、电池电压异常、

电池温度异常、气体失压或超压等异常情况，配合手动关断功能以及主控软件使整个测试系
统安全稳定的运行；

4）实时记录燃料电池工作过程中的各种参数，并图形化显示重要参数

的变化曲线，以此分析燃料电池的工作特性。
3  系统硬件结构及设计
    在该测试系统的硬件结构设计上,采用了模块化的设计思想，依据各模块所实现的功能将
整个硬件部分划分为

6 个模块，分别是：配气单元、气体加湿单元、电子负载单元、硬件联锁