Как можем да интегрираме интуитивни и практични водородни горивни клетки в образованието?

Водородни горивни клетки, с високата си ефективност и чистота, са привлекли широко внимание в области като дронове и търговски превозни средства. Обучението по водородна енергия в професионалните училища надхвърля дисциплинарните граници, изисквайки както теоретична интеграция, така и практическа подкрепа. Следователно, как можем да проектираме наистина интердисциплинарен и практичен инструмент за обучение, който да помогне на учениците да овладеят технологията за водородна енергия от принципи до приложения?

1. Проектиране на основната система и внедряване на функции

1.1 Устройство за водородно захранване: Реконструкция на показатели за безопасност с твърдотелно съхранение на водород

Като основен компонент на водородното снабдяване, ключовите параметри на твърдотелния съхранение на водород цилиндри са както следва:

Основно за безопасност: Нашата компания е проектирала система за съхранение на твърд водород с налягане на зареждане от 1,6 MPa, което е много по-ниско от това на газовите бутилки с високо налягане (обикновено 35 MPa). Това физически значително намалява риска от изтичане и дефлаграция, което я прави фундаментално подходяща за учебна среда.

Прецизен контрол: Чрез използване на комбинация от редуцир-вентил и електромагнитен вентил, заедно със сензор за налягане, е изградена интелигентна система за управление на газовата верига, която постига прецизно регулиране на потока на водород и автоматично изключване на свръхналягането, интегрирайки концепции за контрол на безопасността от индустриален клас в учебния процес.

Фина филтрация за защита: В газопровода е монтиран филтър за твърди частици тип Т, който улавя примесите от твърди частици във водорода, защитава мембранния електрод на горивната клетка, удължава експлоатационния му живот и намалява разходите за обучение и поддръжка.

1.2 Управление на захранването и проектиране на товарни блокове

Основните параметри на горивната клетка, използвана в това учебно устройство, са следните:

Блок за управление на горивни клетки (FCU): Автоматично стартиране и изключване на горивния пакет, наблюдение на налягането на водорода, защита от свръхток, наблюдение на напрежението, откриване на температура, наблюдение на мощността и др.

Литиево-йонни батерии Осигурява стартиращо захранване за управляващия блок на горивната клетка (FCU) и задейства всмукателния клапан за водород, за да напълни предварително пакета горивни клетки с водород, докато горивната клетка завърши електрохимичната си инициализация и достигне стабилен праг на изход. Когато мощността на товара надолу по веригата е по-ниска от номиналната мощност на горивната клетка, системата осигурява постоянен ток на зареждане на литиево-йонните батерии. Ако мощността на товара внезапно се увеличи, литиево-йонните батерии реагират с високоскоростно разреждане, за да осигурят динамична компенсация на мощността.

Модул за регулиране на напрежението: Блокът за управление на входното захранване (FCU), генериран от горивната клетка, извежда постоянно напрежение чрез DC-DC модул, за да се адаптира към външното натоварване.

Натоварване и измерване: Използвайки вентилатор като товар за симулиране на реални сценарии на потребление на енергия, тази дейност визуално демонстрира динамиката на изходната мощност. Чрез наблюдение на тока и напрежението на вентилатора в реално време с помощта на амперметри и волтметри, учениците могат директно да изчислят ефективността на системата, завършвайки научен процес на обучение от наблюдение до количествено определяне.

1.3 Интелигентен блок за управление и наблюдение

Системно управление: Siemens PLC се използва за осъществяване на надежден логически контрол на базово ниво (старт/стоп, защита от блокиране), а сензорният екран MCGS се използва за осигуряване на удобен за потребителя интерфейс човек-машина.

Визуализация и събиране на данни: Сензорният екран показва всички параметри като напрежение, ток, мощност, налягане на водорода и температура в реално време и поддържа експортиране на данни, осигурявайки поддръжка на данни за анализ на ефективността и изобразяване на характеристични криви.

Дизайн за интеграция на панела: Всички компоненти са интегрирани в устойчив на корозия панел, като стрелките за процеса и текстовите описания ясно показват цялата верига за генериране на енергия от горивни клетки.

Горното е напълно интегрирано устройство за демонстрация на целия процес на генериране на енергия от водородни горивни клетки. Това устройство интегрира модули за съхранение на водород в твърдо състояние, генериране на енергия от горивни клетки, управление на мощността и прилагане на натоварване, като цялостно демонстрира основните технологии за преобразуване на водородната енергия в електрическа енергия. Базирана на технологията на горивните клетки с протоннообменна мембрана (PEMFC), комбинирана с твърдотелно съхранение на водород при ниско налягане и интелигентна система за мониторинг, системата съчетава безопасност, надеждност и приложимост в обучението. Тя може да бъде широко приложена за експериментално обучение и изследвания в дисциплини като нова енергия, химическо инженерство и електрическа автоматизация, допринасяйки за култивирането на интердисциплинарни таланти.

2. Педагогическа стойност

2.1 Подходящо за преподаване

Визуализация на целия процес: Панелът на устройството ясно показва цялата верига от доставка на водород, производство на енергия и потребление на енергия. В комбинация с прозрачния структурен дизайн, той може интуитивно да покаже целия процес на електрохимична реакция, премахвайки абстрактните бариери на теоретичното обучение и помагайки на студентите бързо да разберат основните понятия.

Количествен анализ на данните: Параметри като ефективност на производството на енергия и коефициент на използване на водород се записват чрез екрана на MCGS, за да отговарят на изследователския проект.

2.2 Подкрепа за многостепенно, базирано на проучване експериментално обучение:

Основен когнитивен експеримент: Насочете учениците да наблюдават целия процес на генериране на водородна енергия и да измерят изходното напрежение, ток и мощност в стационарен режим.

Експерименти за изследване на характеристиките: Чрез промяна на натоварването или дебита на водорода се изследват характеристичната крива на волтажния индуктор (VI) и кривата на изменение на ефективността на горивната клетка; изследва се и влиянието на чистотата на водорода върху ефективността на производството на енергия.

Експеримент за системна интеграция: Проучете поведението на компенсация на литиевите батерии по време на стартиране на системата и внезапни промени в натоварването и разберете стратегията за управление на хибридната енергийна система.

Експеримент за безопасност и контрол: Симулирайте повреди като свръхналягане и наблюдавайте реакцията на логиката за автоматична защита на системата.

3. Резюме на дизайна

Това демонстрационно устройство за генериране на енергия от водородни горивни клетки е не само експериментален инструмент, но и стандартен компонент на образованието в областта на новата енергетика. То позволява на студентите да преминат отвъд теоретичните изводи и да се включат в практическа работа, наблюдение, записване и анализ. Чрез това устройство студентите могат да получат задълбочено разбиране за това как се съхранява водородната енергия, как се преобразува в електрическа енергия, както и за загубите и проблемите с ефективността по време на процеса на преобразуване. Тази пълна демонстрация в затворен контур от „съхранение на водород“ до „производство на енергия“ и „консумация на електроенергия“ несъмнено ще вдъхнови повече млади хора да се посветят на научни изследвания в областта на новата енергетика и да култивират висококачествени таланти, адаптирани към бъдещата енергийна революция.

Запитване за оферта:

1. Кои сме ние?

Базирани сме в Анхуей, Китай, започваме от 2011 г., продаваме в Югоизточна Азия, Северна Америка, Източна Европа, Южна Азия.

2. Вашата компания предлага ли гореспоменатите учебни помагала?

Да. Ако проявявате интерес, не се колебайте да се свържете с нас по всяко време.

3. Защо трябва да купувате от нас, а не от други доставчици?

Разполагаме с опитен професионален екип за технически изследвания и разработки. Способности за съчетаване на системи за управление/НИРД и контрол на качеството. Ценово предимство, осигурено от възможностите за интеграция на веригата за доставки.