Özet: Hidrojen besleme sistemi yakıt hücresi sisteminin önemli bir parçasıdır.Hava tarafı ile hidrojen tarafı arasındaki basınç farkının dinamik kontrolü, tüm yakıt hücresi sisteminin güvenilirliği için özellikle önemlidir. Hidrojen yakıt hücresi sisteminin hidrojen basınç kontrolündeki sorunlara yönelik olarak, hassas bir oransal akış kontrol valfi önerilir ve oransal akış kontrol valfinin özellikleri ve teknik parametreleri ayrıntılı olarak tanıtılır.

1. Sorunun ifadesi
Yakıt hücresi sisteminin önemli bir parçası olan hidrojen besleme sistemi, hidrojen akışı ve basıncının istikrarlı bir şekilde tedarik edilmesini sağlamak ve hidrojenin geri dönüşümünü sağlamak için volt kazık, hava besleme sistemi, hidrotermal yönetim sistemi ve elektronik güç sistemi ile birlikte çalışır. Yakıt hücresi hidrojen besleme sisteminin basitleştirilmiş yapısı Şekil 1-1'de gösterilmektedir. Yüksek basınçlı hidrojen depolama tankı, sistemin hidrojen kaynağıdır. Hidrojen, basıncı sisteme uygun bir aralığa düşürmek için basınç düşürücü valften geçer. Genellikle birkaç bar. Hidrojen emme valfi, reaktöre giren hidrojen miktarını kontrol etmek ve böylece reaktörün hidrojen devresinin basıncını kontrol etmek için kullanılır. Günümüzde en yaygın hidrojen giriş valfleri oransal kontrol valfleri, anahtarlama valfleri veya çoklu anahtarlama valfi gruplarıdır.

Yakıt hücresi membran elektrodunun kalınlığı yavaş yavaş azaldıkça, mekanik mukavemeti de buna göre azalır. Bu nedenle, hava tarafı ve hidrojen tarafı basıncının dinamik kontrolü, tüm yakıt hücresi sisteminin güvenilirliği için özellikle önemlidir. Genel gereklilik, hidrojen tarafındaki basıncın hava tarafına eşit veya biraz daha yüksek olması gerektiğidir. Her iki taraftaki basıncı ayarlarken, proton zarına verilen hasarı azaltmak için basıncın aynı anda yükseldiğinden ve düştüğünden emin olun. Bununla birlikte, mevcut hidrojen yakıt hücresi güç sisteminde, iki taraf arasındaki basınç farkının kontrolünde aşağıdaki sorunlar vardır:
(1) Hidrojen girişini kontrol etmek için anahtarlama valfi kullanılır, böylece tüm hidrojen devresi aşırı dalgalanır ve kontrol edilmesi zordur.
(2) Oransal solenoid valf, PID moduna benzer basınç kontrolünü belirli bir oranda gerçekleştirebilir.
Bununla birlikte, büyük histerezis nedeniyle, oransal solenoid valf ciddi kontrol kararsızlığı sorunlarına neden olacaktır. Hidrojen yakıt hücresi sisteminin hidrojen basınç kontrolündeki sorunlara yönelik olarak, hassas bir oransal akış kontrol valfi önerilir ve oransal akış kontrol valfinin özellikleri ve teknik parametreleri ayrıntılı olarak tanıtılır.

2. Oransal akış kontrol valfi
Oransal akış kontrol valfi Şekil 2-1'de gösterilmektedir.

Model	FC-20	FC-120	FC-300	FC-1000
Valf tipi	Oransal iğne valfi
Makara sürüklenme çapı	0. 9 mm	2. 25 mm	2. 75 mm	4. 10 mm
Uygulayıcı kurum	Bipolar step motor kontrolü
Tepki süresi	0. 8 saniye (açık-kapalı)
Standart Boyut	G1/8 "			G3/8 "
Sıvı	İnert gazlar ve sıvılar
Temas malzemesi	Paslanmaz çelik
Basınç aralığı	-1-7 bar			-1 ~ 5 bar
Azami akış	50L/ dak @ 7bar	240L/ dak @ 7bar	290L/ dak @ 7bar	600L/ dak @ 7bar

 

Doğrusallık	± 21 TP 1 t	± 0.1 ～ 1%	± 0.2 ~ 5%	± 11%
Tekrarlanabilirlik (Tam boyut)	±. 11 tp1t
Akış çözünürlüğü (adım boyutu)	0.1 litre/ dk	0.1 ～ 0.2L/dak	0.2 ～ 0.75L/dak	1L/dak
Kaydırma çözünürlüğü (adım boyutu)	12. 7um		25.4um
Çalışma sıcaklığı aralığı	0 ~ 84 °C
Conta	Standart FKM veya diğer seçilmiş contalar
Kontrol sinyali	DC: 0 ~ 10V (veya 4 ~ 20mA)
Güç kaynağı	DC: 24V (12W)

Şekil 2-2 Oransal akış kontrol valfinin teknik göstergeleri.
Lütfen ziyaret edin https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm

2.2.Sürücü modülü
Oransal akış kontrol valfi, gerekli güç ve kontrol sinyallerini sağlayan bir step motor sürücü devre modülü ile donatılmıştır ve DC sinyalini iki kutuplu bir step motorun adım kontrolüne dönüştürür ve ayrıca RS485 seri iletişiminin doğrudan kontrolünü sağlayabilir.

2.3. Özellikler
Yeni dijital kontrollü elektrikli oransal akış ayar valfi, step motorun doğruluk ve tekrarlanabilirlik avantajlarını oransal akış ayarı için doğrusallık ile birleştirir. Bu yöntemin çözünürlüğü 2%'den az, doğrusallık 2%'den az, tekrarlanabilirlik 1%'den az ve ayarlanabilir akış kontrolü daha yüksek performansa sahip 0.2%'den azdır. Yaygın olarak kullanılan elektromanyetik oransal valflerin yükseltilmiş bir ürünüdür. Çeşitli PID kontrol algoritmaları ve basınç kontrolörleri ile birlikte, hızlı ve doğru bir hidrojen basınç kontrol cihazı oluşturabilir.
Oransal akış kontrol valfi aşağıdaki özelliklere sahiptir:
(1) Çoklu özellikli kısma bölgesi: Düşük akış çapı 0.9 mm (0-50L/dak gaz) ile yüksek akış çapı 4.10 mm (0-660L/dak gaz) arasında, iğne valfi kısma bölgesi farklı uygulama gereksinimlerini karşılayabilir.
(2) Yüksek doğrusallık: doğrusallık 2%'den azdır. Harici kontrol donanımı ve yazılımının yüzeyini veya eşleşmesini basitleştirir. Ayrıca komut girişi ve akış çıkışı arasındaki ilişkiyi basitleştirir. (3) Yüksek tekrarlanabilirlik: Her seferinde 0.11 tp1 t'lik aynı akışa ulaşarak uzun vadeli istikrarlı tutarlılık sağlanabilir.
(4) Geniş basınç aralığı: Basınç 5 bar veya 7 bardır ve giriş ortamı deliğin büyüklüğüne bağlı olarak geniş bir basınç aralığını kapsayabilir. Motorun sertliği ve gücü, vananın basınçla değil, aynı giriş komutuyla açılmasını sağlar.
(5) Düşük histerezis: 21 tp1t'den az histerezis entegrasyon ve programlamayı kolaylaştırır ve ayar noktasına yükselirken ve düşürürken tutarlı bir süreç sağlar.
(6) Yüksek çözünürlük: 0.2% çözünürlük, oransal akış kontrol valfinin ayar komutundaki küçük değişikliklere göre minimum akış ayarlaması yapmasına izin verir ve mükemmel kontrol edilebilirlik sağlar.
(7) Hızlı tepki: Tüm çalışma süresi 1 saniyeden azdır ve hızlı akış ayarı ve kontrolü sağlar.