微型甲醇燃料電池測試用液體輸運(yùn)控制系統(tǒng).pdf

1、微型直接甲醇燃料電池(Micro Direct Methanol Fuel Cell，μDMFC)具有能量密度高、能量轉(zhuǎn)換效率高、使用方便和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。μDMFC的性能與多種工作條件關(guān)系密切，因此尚需通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確定這些條件對其性能的影響。 本文以滿足μDMFC長期工作條件下陽極液體的微流量和精確定溫控制為目標(biāo)，提出了滿足微流量和溫度精確控制及電池性能長時間疲勞測試需求的總體技術(shù)方案，建立了陽極

2、微流量及溫度精確控制軟硬件測試平臺。 設(shè)計(jì)了流體通道迂回的加熱塊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了出口流體溫度的精確控制。以半導(dǎo)體致冷器為加熱/致冷元件，對控制系統(tǒng)的加熱功率進(jìn)行了估算。在流量控制模塊中，采用高精度雙通道微量注射泵并結(jié)合特殊設(shè)計(jì)的液路輸運(yùn)系統(tǒng)和控制邏輯，實(shí)現(xiàn)對甲醇溶液的微量精確輸送。 根據(jù)系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)控制的輸入和輸出通道。結(jié)合半導(dǎo)體致冷器特性和測試系統(tǒng)需求，設(shè)計(jì)了功率驅(qū)動及換向控制電路。采用基于PID控制器的閉

3、環(huán)控制方案實(shí)現(xiàn)溫度精確控制。通過RS232串口通訊在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了對微量注射泵的實(shí)時監(jiān)控。采用時序邏輯控制方法實(shí)現(xiàn)μDMFC性能的長時間疲勞測試的需求。選擇VC++為軟件控制平臺，以面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法進(jìn)行類的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整個液路系統(tǒng)的自動化控制。 對集成控制系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試和性能驗(yàn)證。標(biāo)定了溫度傳感器的精度，并對系統(tǒng)的微流體溫度控制和長時間疲勞測試性能做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)對流體的溫度控制示值精度小于±1