燃料電池阻抗（內(nèi)阻）是燃料電池發(fā)電性能的關鍵數(shù)據(jù)，是電堆發(fā)電效率的關鍵參數(shù)。燃料電池阻抗測試一般有兩種：電流中斷法和交流阻抗法。今天就通過一篇文章，主要介紹一下交流阻抗法原理的阻抗燃料電池阻抗測試設備。
1、燃料電池為什么要進行阻抗測試
燃料電池內(nèi)阻是一個重要的測試指標，燃料電池系統(tǒng)中的運動阻力如歐姆電阻（例如電解液，接觸、滲透層電阻）、反應物的運輸限制，燃料電池組件包括電流集電極、滲透層電極、催化層、接觸膜，外在環(huán)境如不同的溫度、壓力、濕度和氣體流量等條件下，燃料電池內(nèi)阻均會出現(xiàn)不同程度的變化，阻抗測試能根據(jù)這些變化收集電堆運行的各種靜態(tài)動態(tài)信息。
2、燃料電池阻抗測試用設備
KFM2151(掃描儀)+KFM2150(阻抗測試儀)+PLZ-4W(電子負載)
﹒測試10mHz至20mHz的阻抗
﹒工作電壓1.5V～150V、0V～150V（與0V機型裝配）
﹒可提高電流和功率容量PLZ-4W系列中的相同機型并聯(lián)運行
﹒測試交流電流可在直流電流的0.1%～10%的范圍內(nèi)進行設定
﹒可在維持測試交流電流的設定值的同時改變直流負載電流
﹒可采用電流斷路法測試IR
﹒設有低電壓保護標準裝置
﹒設有外部標準接口（RS232C、USB、LAN）
實驗
燃料電池用阻抗測試KFM2150可與電子負載裝置PLZ-4W系列裝配在一起，按照燃料電池的輸出容量搭建阻抗測試系統(tǒng)。單節(jié)燃料電池可采用0V輸入對應的電子負載裝置所搭配的系統(tǒng)。不僅可采用電流阻抗法測試阻抗，并可采用電流斷路法測試IR。利用隨附的應用程序軟件，可獲得I-V特性、恒定電流特性、以及采用交流阻抗法時的科爾-科爾曲線圖、電流斷路法等各種數(shù)據(jù)。并搭載了可按照指定的時序完成各種試驗的序列運行功能。
（1）阻抗測試用配套軟件----FC Tester
使用FC Tester，可由PC來控制KFM系統(tǒng)，實施有關燃料電池各種特性中的I-V特性、恒定電流特性、以及采用電流斷路法、交流阻抗法獲得科爾-科爾曲線圖等各種試驗。并可按照指定的時序完成各種試驗。而且，與燃料電池用掃描儀KFM2151裝配在一起，可依次交替地測試各個單節(jié)電池的阻抗。
﹒搭載適應燃料電池特性的啟動與關閉的序列運行功能
﹒搭載I-V特性、恒定電流特性、以及采用電流斷路法、阻抗交流法獲得科爾-科爾曲線圖等各種試驗模式
﹒可與序列運行功能結合在一起實施燃料電池的循環(huán)試驗
﹒搭載2D/3D的實時曲線描繪功能
﹒可利用CSV存檔文件（文本格式）輸出試驗結果數(shù)據(jù)
﹒可觀察采用電流斷路法時的電壓、電流波形
﹒搭載可利用PC執(zhí)行與KFM2150屏幕操作完全相同的面板控制功能
﹒可與KFM2151掃描儀裝配在一起測試各種單節(jié)電池阻抗
﹒FCTester由Configuration Tool、Condition Editor、Executive組成
Configuration Tool
配置了燃料電池阻抗測試系統(tǒng)，用來配置第一次測試或者改變系統(tǒng)配置
Condition Editor
創(chuàng)建編輯測試條件，總共可設定15頁測試模式條件，每一頁對應一種測試模式，也可設定每一頁或者所有的循環(huán)次數(shù)
▲Cycle window
▲Sequence window
測試模式圖示
Executive
根據(jù)Condition Editor創(chuàng)立的條件執(zhí)行測試
在每次測量過程中模擬每次測量的開始和結束
可根據(jù)實時電壓電流繪制圖形
（2）燃料電池用配套掃描儀---KFM2151
燃料電池用掃描儀KFM2151是可以滿足評價燃料電池電堆時必須對各單節(jié)進行監(jiān)控要求的一種32通道掃描儀。為滿足各種尺寸的電堆要求，可采用并聯(lián)連接將其擴展到160通道?？上渚€連接的繁瑣操作，將各單節(jié)配線一次性連接后，無需再次調(diào)整配線，可直接測試任意單節(jié)的電壓、阻抗，具備改變通道分配端子的功能。在電壓監(jiān)控功能方面能夠達到32通道/秒的掃描速度
﹒可利用專用電纜連接，測試電輸入電壓不超過150V的阻抗
﹒1臺32通道輸入，并聯(lián)可擴展到160通道
﹒可改變通道分配端子，一次性完成連接
﹒各通道均可設定OVP、UVP
﹒可利用32通道/秒的掃描速度監(jiān)控電壓
﹒電壓監(jiān)控可單獨運行
<其他注意事項>
負載線對于測量的影響
在燃料電池阻抗測試中，負載線的使用是極為重要的。特別是在測試大電流時，負載線的材質(zhì)、粗細、長度和其他因素都會影響到測試結果。
通過大電流時使用非常粗的負載線測試燃料電池
如果使用細線，這將會引起電壓跌落，由于功率損失而導致發(fā)熱，這將非常危險。如果電壓跌落過大至電子負載裝置的工作電壓以下，電流將無法通過。
交流阻抗測試時使用粗且短的負載線測試
在交流阻抗測試中，交流電流越大，頻率就會越高，因此必須用粗且短的線來進行測試。
下列圖片展示了菊水所使用在機柜式系統(tǒng)負載線（1000A）
負載線參數(shù)：
安裝孔直徑：14 mm
安裝節(jié)距：40 mm
標稱橫截面面積：600 mm2
長度：約 2 m
重量：約 13 kg
燃料電池具有能量轉化率高、無污染、工業(yè)噪音低、可靠性高及維護性能好等特點，已經(jīng)廣泛應用于軍事、電力、移動設備、民用設備等領域，特別是汽車制造業(yè)，發(fā)展迅猛。
但是，一個單體電池只能產(chǎn)生不超1V的電壓，因此對于測試燃料電池這種超低電壓電源產(chǎn)品來說，測試設備存在著如何能夠在低電壓的狀態(tài)下帶載大電流的技術難題。
（3）“零”伏輸入型電子負載
0Ｖ輸入型電子負載裝置2種型號（PLZ164WA、PLZ664WA）可以滿足眼下令人注目的燃料電池（單元?層疊）開發(fā)和DC／DC變換器、SW電源等工作電壓低電壓化等主流市場的需求。特別值得一提的是，PLZ664WA即便在0V輸入的情況下也可達到此類級別的最高電流容量132A。（PLZ164WA的電流容量為33A）此外，該系列實現(xiàn)了切換動作、上升時間的高速化，可將其作為車載電子部件、開關電源制造廠家、充電電池等特性試驗、壽命試驗、老化試驗的仿真負載使用。
（撰稿：科測測 技術支持：菊水）
