Základní fyzikální praktikum
... vše o fyzikálním praktiku najdete právě na těchto stránkách
UK • MFF • KVOF
Uživatelské nástroje
zadani:431
Rozdíly
Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
| Obě strany předchozí revize Předchozí verze Následující verze | Předchozí verze | ||
|
zadani:431 [12.09.2022 13:35] Hanzal Vojtěch RNDr. |
zadani:431 [14.09.2022 13:48] (aktuální) Hanzal Vojtěch RNDr. [Literatura] |
||
|---|---|---|---|
| Řádek 3: | Řádek 3: | ||
| {{:zadani:texty:txt_431.pdf|Studijní text}} | {{:zadani:texty:txt_431.pdf|Studijní text}} | ||
| - | ===== Pracovní úkol ===== | + | ===== Pracovní úkol 1 ===== |
| - | - Úloha se připravuje | + | Sestavte malý laboratorní palivový článek pomocí komerčních katalytických GDE (0,3 mgPt cm<sup>-2</sup>), membrány Nafion NR212 a grafitových bipolárních desek. |
| + | |||
| + | Postup: | ||
| + | - Odřízněte dva kusy GDE 2x2 cm<sup>2</sup> pomocí nože a pravítka. | ||
| + | - Odřízněte jeden kus membrány NR-212 7,5x4 cm<sup>2</sup>. | ||
| + | - Vytvořte otvory v membráně pro upínací tyče a průchod plynu. | ||
| + | - Odstraňte z membrány dvě ochranné fólie. | ||
| + | - Vezměte katodovou bipolární desku. | ||
| + | - Položte jeden kus GDE na bipolární desku (stranou uhlíkového papíru k průtokovému poli). | ||
| + | - Zakryjte membránou a zajistěte upevňovacími tyčemi. | ||
| + | - Umístěte druhý kus GDE (stranou uhlíkového papíru od membrány). | ||
| + | - Celý systém zakryjte anodovou bipolární deskou. | ||
| + | ===== Pracovní úkol 2 ===== | ||
| + | Nastavte experimentální prostředí pro sestavený palivový článek, aktivujte palivový článek (break-in procedure), změřte proudovo-napěťové charakteristiky, prozkoumejte vliv zvlhčování na výkon palivového článku. | ||
| + | |||
| + | Postup: | ||
| + | - Upněte palivový článek pomocí pístu a nastavte upínací tlak 8 barů. | ||
| + | - Připojte potenciostat pomocí 4-sondového zapojení. | ||
| + | - Nastavte ohřev palivového článku a zvlhčovacích bubblérů (70~°C). | ||
| + | - Propláchněte dusíkem obě strany, jak anodu i katodu (5 minut při průtoku N<sub>2</sub> 100 sccm). | ||
| + | - Přepněte na H<sub>2</sub> na anodové a na O<sub>2</sub> na katodové straně (v tomto pořadí); nastavte průtoky 50 sccm; počkejte 10 minut. | ||
| + | - Nastavte napětí palivového článku; požadované napětí je v rozsahu 0,9-1V. | ||
| + | - Jakmile je napětí dosaženo a stabilizováno, změřte aktuální napěťovou odezvu palivového článku. | ||
| + | - Nastavte konstantní napěťovou zátěž 0,4 V po dobu 2 hodin a opakujte měření aktuální napěťové odezvy. | ||
| + | |||
| + | ===== Pracovní úkol 3 ===== | ||
| + | Experiment lze provést pomocí edukačního setu FC, který simuluje reálný provoz palivových článků. U tohoto systému je použita architektura s otevřenou katodou. Zaměříme se na teplotu palivového článku. Nastavení teploty lze provést vyvážením zatížení palivového článku a výkonu ventilátoru. | ||
| + | |||
| + | Postup: | ||
| + | - Otevřete vodíkový ventil na tlakové láhvi (ujistěte se, že tlak je snížen na 0,5~baru). | ||
| + | - Nastavte dobu čištění na 0,5~s a periodu na 60~s. | ||
| + | - Nastavte výkon ventilátoru na 25%. | ||
| + | - Nastavte proud na elektronické zátěži na 20~A a zapněte jej. | ||
| + | - Regulujte teplotu FC - nastavením vyšších nebo nižších otáček ventilátoru (PWM Blower %) se pokuste FC stabilizovat na 40~<sup>o</sup>C. | ||
| + | - Zvyšte proud na zátěži o 5~A každých 15 minut a udržujte teplotu svazku FC okolo 40~<sup>o</sup>C. | ||
| + | - Při každém proudu sledujte a zaznamenávejte průměrné napětí svazku a výkon ventilátoru. | ||
| + | - Dosáhněte zatěžovacího proudu 40~A a udržujte jej při stabilní teplotě po dobu 20 minut. | ||
| + | - Zpomalte ventilátor, abyste dosáhli teploty 50~<sup>o</sup>C. | ||
| + | - Změřte průměrné napětí.~ | ||
| + | |||
| + | ===== Pracovní úkol 4 ===== | ||
| + | Experimenty s palivovým článkem umožňují odhadnout výkon palivového článku, a to jak v případě laboratorního článku, tak setu simulujícího reálný provoz FC. Tyto informace jsou důležité pro odhad výkonu palivových článků a také pro pochopení faktorů, které ovlivňují výkon palivových článků. | ||
| + | |||
| + | Postup: | ||
| + | - Načtěte experimentální data z počítače testovací stanice. | ||
| + | - Zkopírujte z log souboru data ve sloupcích napětí a proudová hustota. | ||
| + | - Vyneste graf napětí jako funkce proudu. | ||
| + | - Najděte hustotu výkonu pro každý proud (součin proudu a napětí) a vykreslete ji. | ||
| + | - Odhadněte Tafelův sklon pro kinetickou oblast. | ||
| + | - Vypočítejte ohmické ztráty z lineární části grafu. | ||
| + | - Odhadněte ztráty při přenosu hmoty jako rozdíl mezi očekávanou lineární závislostí proud-napětí a reálnými datovými body při proudových hustotách > 1,5~A~cm<sup>-2</sup>. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ===== Otázky ===== | ||
| + | |||
| + | - Jakou polaritu („plus“ a „mínus“) mají elektrody palivových článků? Co definuje napětí nezatíženého článku? | ||
| + | - Které oblasti provozu na charakteristice proud-napětí FC lze nalézt? | ||
| + | - Vysvětlete vliv na zvlhčování provozu palivového článku, jaký má vliv na proudově-napěťové charakteristiky. | ||
| + | - Proč provoz FC při vysokých proudech vyžaduje vyšší výkon chlazení (při stejné teplotě)? | ||
zadani/431.1662982529.txt.gz · Poslední úprava: 12.09.2022 13:35 autor: Hanzal Vojtěch RNDr.
Nástroje pro stránku
