Bagaimanakah Kita Boleh Mengintegrasikan Sel Bahan Api Hidrogen yang Intuitif dan Praktikal ke dalam Pendidikan?

Sel bahan api hidrogen, dengan kecekapan dan kebersihannya yang tinggi, telah mendapat perhatian meluas dalam bidang seperti dron dan kenderaan komersial. Pendidikan tenaga hidrogen di sekolah vokasional melangkaui sempadan disiplin, memerlukan penyepaduan teori dan sokongan praktikal. Oleh itu, bagaimana kita boleh mereka bentuk alat pengajaran yang benar-benar interdisipliner dan praktikal untuk membantu pelajar menguasai teknologi tenaga hidrogen daripada prinsip kepada aplikasi?

1. Reka Bentuk Sistem Teras dan Pelaksanaan Fungsi

1.1 Unit Bekalan Hidrogen: Membina Semula Penanda Aras Keselamatan dengan Penyimpanan Hidrogen Keadaan Pepejal

Sebagai komponen teras bekalan hidrogen, parameter utama keadaan pepejal penyimpanan hidrogen silinder adalah seperti berikut:

Teras Keselamatan: Syarikat kami mereka bentuk sistem penyimpanan hidrogen pepejal dengan tekanan pengecasan 1.6MPa, yang jauh lebih rendah daripada silinder gas bertekanan tinggi (biasanya 35MPa). Ini secara fizikalnya dapat mengurangkan risiko kebocoran dan deflagrasi, menjadikannya sesuai untuk persekitaran pengajaran.

Kawalan tepat: Dengan menggunakan gabungan injap pengurang tekanan dan injap solenoid bersama-sama dengan sensor tekanan, sistem pengurusan litar gas pintar dibina untuk mencapai pengawalaturan aliran hidrogen yang tepat dan pemotongan tekanan lampau automatik, mengintegrasikan konsep kawalan keselamatan gred perindustrian ke dalam proses pengajaran.

Penapisan halus untuk perlindungan: Penapis partikulat jenis-T dipasang di saluran bekalan gas untuk memintas bendasing partikulat dalam hidrogen, melindungi elektrod membran sel bahan api, memanjangkan hayat perkhidmatannya, dan mengurangkan kos pengajaran dan penyelenggaraan.

1.2 Pengurusan Kuasa dan Reka Bentuk Unit Beban

Parameter teras sel bahan api yang digunakan dalam peranti pengajaran ini adalah seperti berikut:

Unit kawalan sel bahan api (FCU): Permulaan dan penutupan automatik susunan sel bahan api, pemantauan tekanan hidrogen, perlindungan arus lampau, pemantauan voltan, pengesanan suhu, pemantauan kuasa, dsb.

Bateri litium-ion menyediakan kuasa permulaan untuk unit kawalan sel bahan api (FCU) dan memacu injap masuk hidrogen untuk mengisi semula susunan sel bahan api dengan hidrogen sehingga sel bahan api melengkapkan permulaan elektrokimia dan mencapai ambang output yang stabil. Apabila kuasa beban hiliran lebih rendah daripada output yang dinilai sel bahan api, sistem menyediakan pengecasan arus malar kepada bateri litium-ion. Jika kuasa beban meningkat secara tiba-tiba, bateri litium-ion bertindak balas dengan nyahcas kadar tinggi untuk menyediakan pampasan kuasa dinamik.

Modul pengatur voltan: Unit kawalan input kuasa (FCU) yang dijana oleh sel bahan api mengeluarkan voltan malar melalui modul DC-DC untuk menyesuaikan diri dengan beban luaran.

Beban dan Pengukuran: Menggunakan kipas sebagai beban untuk mensimulasikan senario penggunaan kuasa dunia sebenar, aktiviti ini menunjukkan secara visual dinamik output kuasa. Dengan memantau arus dan voltan kipas dalam masa nyata menggunakan ammeter dan voltmeter, pelajar boleh mengira kecekapan sistem secara langsung, melengkapkan proses latihan saintifik daripada pemerhatian hingga kuantifikasi.

1.3 Unit Kawalan dan Pemantauan Pintar

Kawalan sistem: Siemens PLC digunakan untuk melaksanakan kawalan logik yang andal pada tahap asas (mula/henti, perlindungan saling kunci), dan skrin sentuh MCGS digunakan untuk menyediakan antara muka manusia-mesin yang mesra pengguna.

Visualisasi dan pemerolehan data: Skrin sentuh memaparkan semua parameter seperti voltan, arus, kuasa, tekanan hidrogen dan suhu dalam masa nyata, dan menyokong eksport data, menyediakan sokongan data untuk analisis kecekapan dan pemplotan lengkung ciri.

Reka bentuk penyepaduan panel: Semua komponen disepadukan ke dalam panel tahan kakisan, dengan anak panah proses dan penerangan teks yang menunjukkan dengan jelas keseluruhan rantaian penjanaan kuasa sel bahan api.

Peranti demonstrasi pengajaran yang di atas merupakan peranti demonstrasi pengajaran bersepadu sepenuhnya untuk keseluruhan proses penjanaan kuasa sel bahan api hidrogen. Peranti ini mengintegrasikan modul untuk penyimpanan hidrogen keadaan pepejal, penjanaan kuasa sel bahan api, pengurusan kuasa dan aplikasi beban, yang menunjukkan secara komprehensif teknologi teras untuk menukar tenaga hidrogen kepada tenaga elektrik. Berdasarkan teknologi sel bahan api membran pertukaran proton (PEMFC), digabungkan dengan penyimpanan hidrogen keadaan pepejal tekanan rendah dan sistem pemantauan pintar, sistem ini menggabungkan keselamatan, kebolehpercayaan dan kebolehgunaan pengajaran. Ia boleh digunakan secara meluas untuk pengajaran dan penyelidikan eksperimen dalam disiplin seperti tenaga baharu, kejuruteraan kimia dan automasi elektrik, menyumbang kepada pemupukan bakat antara disiplin.

2. Nilai Pedagogi

2.1 Mesra pengajaran

Visualisasi proses penuh: Panel peranti menandakan keseluruhan rantaian bekalan hidrogen, penjanaan kuasa dan penggunaan kuasa dengan jelas. Digabungkan dengan reka bentuk struktur yang telus, ia secara intuitif dapat menunjukkan keseluruhan proses tindak balas elektrokimia, memecahkan halangan abstrak pengajaran teori dan membantu pelajar memahami konsep teras dengan cepat.

Analisis Kuantitatif Data: Parameter seperti kecekapan penjanaan kuasa dan kadar penggunaan hidrogen direkodkan melalui skrin MCGS agar sesuai dengan projek penyelidikan.

2.2 Menyokong pengajaran eksperimen berasaskan inkuiri berbilang peringkat:

Eksperimen kognitif asas: Bimbing pelajar untuk memerhati keseluruhan proses penjanaan kuasa hidrogen dan mengukur voltan keluaran, arus dan kuasa dalam keadaan mantap.

Eksperimen Penyiasatan Ciri: Dengan mengubah beban atau kadar aliran hidrogen, lengkung ciri VI dan lengkung variasi kecekapan sel bahan api dikaji; kesan ketulenan hidrogen terhadap kecekapan penjanaan kuasa juga dikaji.

Eksperimen penyepaduan sistem: Kaji tingkah laku pampasan bateri litium semasa permulaan sistem dan perubahan beban secara tiba-tiba, dan fahami strategi pengurusan sistem tenaga hibrid.

Eksperimen Keselamatan dan Kawalan: Simulasikan kerosakan seperti tekanan lampau dan perhatikan tindak balas logik perlindungan automatik sistem.

3. Ringkasan Reka Bentuk

Peranti demonstrasi penjanaan kuasa sel bahan api hidrogen ini bukan sahaja merupakan instrumen eksperimen tetapi juga merupakan komponen standard pendidikan tenaga baharu. Ia membolehkan pelajar melangkaui terbitan teori dan terlibat dalam operasi amali, pemerhatian, rakaman dan analisis. Melalui peranti ini, pelajar dapat memperoleh pemahaman yang mendalam tentang bagaimana tenaga hidrogen disimpan, bagaimana ia ditukar menjadi tenaga elektrik, dan isu kehilangan dan kecekapan semasa proses penukaran. Demonstrasi gelung tertutup yang lengkap ini daripada "penyimpanan hidrogen" kepada "penjanaan kuasa" kepada "penggunaan elektrik" pastinya akan memberi inspirasi kepada lebih ramai golongan muda untuk mendedikasikan diri mereka kepada penyelidikan saintifik tenaga baharu dan memupuk bakat berkualiti tinggi yang disesuaikan dengan revolusi tenaga masa depan.

RFQ:

1. Siapakah kita?

Kami berpangkalan di Anhui, China, bermula dari tahun 2011, menjual ke Asia Tenggara, Amerika Utara, Eropah Timur, Asia Selatan.

2. Adakah syarikat anda menawarkan alat bantu mengajar yang dinyatakan di atas?

Ya. Jika anda berminat, sila hubungi kami pada bila-bila masa.

3、Mengapakah anda perlu membeli daripada kami dan bukan daripada pembekal lain?

Kami mempunyai pasukan penyelidikan dan pembangunan teknikal profesional yang berpengalaman. Keupayaan pemadanan sistem kawalan/R&D dan keupayaan kawalan kualiti. Kelebihan harga dibawa oleh keupayaan integrasi rantaian bekalan.