太陽(yáng)能制氫發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷和電解槽優(yōu)化管理

在化石燃料逐漸枯竭、汽車排放法規(guī)日益嚴(yán)格的情況下，以氫氣為燃料的氫燃料汽車得以發(fā)展。氫氣資源豐富并可采用多種方式制取，且氫燃燒不排放HC和CO。因此，可利用太陽(yáng)能制氫。在太陽(yáng)能制氫發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)，光伏陣列將捕獲的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能，電能傳輸?shù)脚c之相連的電氣裝置中。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電能超過(guò)需要提供的負(fù)荷時(shí)，將多余的電能傳輸?shù)诫娊獠壑?，用以電解水生成氫氣并?chǔ)存。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電能不足以維持系統(tǒng)運(yùn)行所需的電能時(shí)，電解槽關(guān)閉，燃料電池被打開以滿足電能需求。由于太陽(yáng)輻射能的實(shí)時(shí)變化，因此要求電解槽能夠隨光伏陣列所捕獲太陽(yáng)輻射能的變化而變化。

介紹了太陽(yáng)能制氫發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括光伏陣列、直流轉(zhuǎn)換器、質(zhì)子交換膜電解槽、質(zhì)子交換膜燃料電池、低壓氫氣和固態(tài)氫氣存儲(chǔ)裝置、直流/交流逆變器。試驗(yàn)是將不同頻率下的脈沖信號(hào)輸入到電解槽中，對(duì)輸入信號(hào)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)在澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)可再生能源試驗(yàn)室進(jìn)行，測(cè)試裝置包括信號(hào)發(fā)生器、直流電源、萬(wàn)用表、一個(gè)改進(jìn)的雙極晶體管、質(zhì)子交換膜電解槽和數(shù)字陰極射線示波器。測(cè)試過(guò)程中，輸入脈沖信號(hào)的頻率從50Hz逐漸升至100kHz，記錄電解槽的響應(yīng)時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果表明，輸入信號(hào)頻率越大，電解槽達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)需要的響應(yīng)時(shí)間就越長(zhǎng)，響應(yīng)時(shí)間的變化范圍為7.5～150ms。通過(guò)對(duì)電解槽瞬態(tài)響應(yīng)的分析，有利于更精確控制太陽(yáng)能制氫發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

網(wǎng)址：http：//www.scientific.net/AMM.511-512.661

作者：John Andrews et al

編譯：李臣