Entrenador pila de combustible PAC-900

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Descripción

Equipo didáctico para el estudio del funcionamiento y las características de las pilas de combustible. La propuesta se basa en un panel de reducidas dimensiones en el que está implementado un sistema real de pila de hidrógeno de membrana de intercambio protónico (PEM) junto con todo un sistema de captación y monitorización de variables controlado desde el PC.
El sistema permite:
  • Descubrir la tecnología de las pilas de hidrógeno, sus ventajas e inconvenientes, así como sus posibilidades energéticas.
  • Conocer los elementos que componen un sistema de pila de combustible y la función que desempeña cada uno de ellos.
  • Ejecutar las operaciones necesarias para la puesta en marcha de un sistema de pila de combustible siguiendo en todo momento las instrucciones y medidas de seguridad a tener en cuenta a la hora de manipular el hidrógeno necesario para su funcionamiento.
  • Evaluar, de forma práctica y sencilla, las prestaciones y características técnicas de un sistema de pila de combustible mediante la adquisición de datos y el posterior análisis de las medidas y ensayos realizados.

Panel didáctico PAC-900

Elementos incorporados en el panel:
  • Serigrafía representativa del circuito.
  • Sistema pila de combustible tipo PEM a cátodo abierto. Incluye la pila (stack) y su correspondiente circuito de gestión.
  • Toma para la entrada de hidrógeno y llave de paso.
  • Salida de la válvula de purgado con led indicador de activación de la válvula.
  • Pulsador ON/OFF, para el encendido y apagado de la pila, y leds indicadores de estado del sistema.
  • Dos lámparas LED de 12V/5W con interruptores de control.
  • Toma tipo mechero para conectar otro tipo de cargas.
  • Captadores de temperatura ambiente y de humedad relativa para la monitorización de sus valores desde el PC.
  • Sistema de adquisición de datos integrado.
  • Hembrillas y puentes para la conexión – desconexión de los elementos del circuito de forma manual y la toma de medidas con instrumentación convencional.
  • Conector USB para la conexión del equipo al PC.
Incorpora una pila con las siguientes características:
  • Pila de 20 células de 18 cm^2
  • Potencia: 50 W – 4,24 A (12-19 V).
  • Ventilador, reductor de presión, y electroválvula de purgado.
  • Dimensiones: 116 x 115 x 75 mm.
  • Peso: 900 gr.

La tarjeta de control de la pila regula las siguientes magnitudes:

  • Control de velocidad del ventilador 12 V.
  • Control de temperatura.
  • Control de electroválvula 12 V.
  • Control de tensión y corriente.
  • Estado de la válvula de purgado.
Sistema de adquisición de datos por PC:
El sistema de adquisición de datos incorporado, junto con su correspondiente aplicación software desarrollada en LabVIEW, permite el estudio de la pila de combustible desde el punto de vista funcional, así como su evaluación energética, mediante la obtención de sus características de forma automática desde el PC, sin necesidad de instrumentación ni elementos de consumo adicionales.

Software de monitorización y control

Aplicación software de instrumentación virtual VI desarrollada en LabView que permiten monitorizar en el PC las principales magnitudes propias del sistema de pila de combustible, realizar diversos tipos de ensayos, así como controlar el sistema desde el PC. Principales funciones incorporadas en la aplicación:
  • Ventanas de “Actividades”: Facilitan la realización de los ejercicios propuestos en el manual de prácticas. Al acceder a una actividad concreta, se muestra el esquema representativo de dicha actividad y la instrumentación virtual asociada. Además, el entrenador se configura  automáticamente, mediante los relés internos, conforme al esquema representado:
    • Puesta en marcha de la PAC.
    • Funcionamiento en vacío.
    • Funcionamiento en carga.
    • Curva I-V.
    • Curva de caracterización
  • Ventanas de “Medidas”:
    Para la medida de magnitudes en los diferentes elementos o puntos del circuito. Presentación de magnitudes en formato  numérico y gráfico.
    • Estado del sistema: Estado válvula de purgado y modo de funcionamiento de la tarjeta de gestión.
    • Variables físicas externas: Temperatura, humedad relativa.
    • En la Pila (Stack): Tensión, corriente, potencia, temperatura interna, consumo hidrógeno.
    • En la Tarjeta de Gestión: Tensión, corriente, potencia.
  • Ventana de “Control”:
    Permite gobernar los relés internos del entrenador, a través de pulsadores virtuales, provocando la apertura y cierre en los distintos puntos del circuito. Para configurar el panel didáctico desde el PC según el ensayo o práctica a realizar.
  • Ventanas de “Ensayos”:
    Para la realización de ensayos y obtención de curvas características. Incluyen funciones de  configuración de las señales a captar  y los tiempos del ensayo, funciones de análisis de resultados, exportar datos, imprimir y guardar imágenes, componer gráficas  X-Y.
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