作為電化學(xué)研究與開(kāi)發(fā)領(lǐng)域值得信賴的儀表和軟件開(kāi)發(fā)商，Scribner, LLC 提供的解決方案不斷刷新儀表控制和數(shù)據(jù)分析方面的標(biāo)準(zhǔn)。Scribner 專門制造電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存領(lǐng)域的測(cè)試設(shè)備，要求其燃料電池測(cè)試系統(tǒng)在氣流中產(chǎn)生穩(wěn)定、可重復(fù)的水氣量或濕氣量。

挑 戰(zhàn)

在高露點(diǎn)環(huán)境中校準(zhǔn)燃料電池測(cè)試系統(tǒng)

水氣在多種電化學(xué)過(guò)程和反應(yīng)中起著重要作用。例如，燃料電池將反應(yīng)物（通常是氫和氧）的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。燃料電池由兩個(gè)電極組成（陽(yáng)極和陰極），通過(guò)電絕緣但離子導(dǎo)電的離聚物薄膜隔開(kāi)。低溫燃料電池中常用的隔離膜是聚合物電解質(zhì)膜 (PEM)，也稱為質(zhì)子交換膜。氫氣被饋送到燃料電池陽(yáng)極，在陽(yáng)極上氧化形成質(zhì)子和電子。電子被迫流過(guò)外部電路，而質(zhì)子則通過(guò) PEM 隔離膜遷移到陰極。在陰極上，氧氣與電子和質(zhì)子結(jié)合形成水。燃料電池產(chǎn)生的電能可以做有用功，例如運(yùn)行電機(jī)。

離聚物膜的質(zhì)子傳導(dǎo)很大程度上取決于是否存在水。在干燥條件下，PEM 是非常差的導(dǎo)體，表現(xiàn)出高電阻，會(huì)降低燃料電池的性能。但在有水存在的情況下，該膜是良好的質(zhì)子導(dǎo)體，表現(xiàn)出低電阻，可提高燃料電池的性能。在燃料電池測(cè)試中，濕度是一個(gè)重要的測(cè)試參數(shù)，因此控制氫燃料和含氧空氣的水氣含量非常重要。

在高露點(diǎn)環(huán)境中開(kāi)發(fā)高質(zhì)量燃料電池和膜研發(fā)儀器的公司面臨著特定的校準(zhǔn)和測(cè)量挑戰(zhàn)。保持準(zhǔn)確穩(wěn)定的濕度水平至關(guān)重要，因?yàn)闈穸茸兓瘯?huì)影響燃料電池測(cè)試數(shù)據(jù)的可重復(fù)性和準(zhǔn)確度，僅僅一度的露點(diǎn)差異就可能導(dǎo)致相對(duì)濕度偏差 5%。校準(zhǔn)程序必須考慮高濕度環(huán)境的特定挑戰(zhàn)，并采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)以確保結(jié)果一致、可靠。

電化學(xué)系統(tǒng)內(nèi)較高的水氣濃度還可能導(dǎo)致過(guò)度冷凝、積聚和系統(tǒng)組件損壞，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差和傳感器使用壽命縮短。

為了滿足高露點(diǎn)環(huán)境中苛刻的校準(zhǔn)要求，Scribner 轉(zhuǎn)而選用維薩拉提供的濕度和溫度監(jiān)測(cè)解決方案，取得了良好的效果。

解決方案

良好的濕度和溫度監(jiān)測(cè)

Scribner 的燃料電池和膜測(cè)試系統(tǒng)需要產(chǎn)生穩(wěn)定、可重復(fù)的露點(diǎn)，以在一系列溫度和壓力下精確控制加濕。在可信客戶的推薦下，Scribner 自 2006 年起一直使用維薩拉 HMT337 濕度和溫度變送器，后來(lái)轉(zhuǎn)而使用維薩拉的新一代 HMP7 探頭解決方案。

我們相信，如果維薩拉解決方案可以令他們滿意，那么它也會(huì)令我們滿意。我們開(kāi)發(fā)了一種定制露點(diǎn)室，通過(guò) Swagelok 接頭固定維薩拉探頭，可進(jìn)行溫度控制，并具有供氣體流入和流出的端口。該露點(diǎn)室可加熱到比校準(zhǔn)程序的最大預(yù)期露點(diǎn)高 10 攝氏度。

—— Kevin Cooper 博士 Scribner 首席研究員

Scribner 在內(nèi)部使用維薩拉儀表來(lái)校準(zhǔn)其燃料電池和膜測(cè)試系統(tǒng)中使用的加濕器。加濕器設(shè)計(jì)用于輸送露點(diǎn)高達(dá) 120 攝氏度的氣體，在 80 攝氏度露點(diǎn)下進(jìn)行校準(zhǔn)。

公司的 740 膜測(cè)試系統(tǒng) (MTS) 使用 HMT337 的 OEM 版本 HMT317 進(jìn)行實(shí)時(shí)就地露點(diǎn)監(jiān)測(cè)。結(jié)合測(cè)得的過(guò)程溫度，測(cè)得的露點(diǎn)可提供實(shí)時(shí)相對(duì)濕度 (RH)，這是 Scribner 客戶的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)。

憑借良好的濕度和溫度監(jiān)測(cè)集成，即使在苛刻的高濕度環(huán)境中，Scribner 也可以實(shí)現(xiàn)精確和準(zhǔn)確的燃料電池測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)。

優(yōu)  點(diǎn)

可在性能至關(guān)重要的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速且可重復(fù)的測(cè)量校準(zhǔn)

對(duì)于 Scribner 來(lái)說(shuō)，采用可靠的濕度傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要。由于濕度控制系統(tǒng)的定期校準(zhǔn)和驗(yàn)證對(duì)于確保準(zhǔn)確度和可重復(fù)性至關(guān)重要，因此 Scribner 將四個(gè)維薩拉儀表成對(duì)輪流使用和停用，將當(dāng)前校準(zhǔn)的兩個(gè)儀表部署六個(gè)月，然后將它們送回維薩拉進(jìn)行校準(zhǔn)。

作為一款可靠的產(chǎn)品，維薩拉 HMT337 滿足我們?cè)诠ぷ鳒囟群吐饵c(diǎn)范圍、準(zhǔn)確度等方面的技術(shù)規(guī)格要求。這款儀表不僅具有我們所看重的性能潛力和高露點(diǎn)測(cè)量能力，其外形尺寸也適合我們。我們喜歡維薩拉儀表。它一直表現(xiàn)良好。

—— Kevin Cooper 博士 Scribner 首席研究員