Akademia Górniczo -Hutnicza w Krakowie			Imię i nazwisko: Adam Czuba Zbigniew Korzeń Wojciech Januszewski
KATEDRA TECHNOLOGII PALIW
Wydział: MSE gr. 4	Rok akademicki: 2007/2008	Rok studiów: 3	Zespół: 3
Temat ćwiczenia: Łączenie ogniw paliwowych i ich sprawność
Data wykonania: 06.06.2008	Data zaliczenia:		Ocena:

1. Wyznaczanie charakterystyki ogniw paliwowych połączonych równolegle i szeregowo.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie i porównanie charakterystyk napięciowo-prądowych U=f(I) oraz mocowo-prądowych N=f(I) ogniw paliwowych połączonych równolegle i szeregowo.

2. Wyniki pomiarów i obliczenia.

Obliczanie mocy ogniw połączonych równolegle

Rezystancja R [Ω]	Napięcie U [V]			Natężenie I [mA]			Moc średnia N [mW]
∞	0,825	0,845	0,848	0	0	0	0
510	0,826	0,832	0,835	1,6	1,6	1,6	1,33
330	0,823	0,826	0,8,28	2,4	2,4	2,4	1,98
100	0,798	0,799	0,801	6,9	7,0	7,1	5,60
33	0,764	0,763	0,736	15,8	16,1	16,5	12,17
10	0,724	0,721	0,720	29,8	30,7	31,4	22,11
3,6	0,698	0,694	0,695	41,3	42,3	42,8	29,31
1	0,685	0,677	0,676	48,0	50,5	50,9	33,83
0,3	0,681	0,669	0,670	50,0	54,4	54,0	35,54
0,11	0,680	0,665	0,668	52,6	55,8	55,0	36,54

Moc średnią liczymy ze wzoru

Obliczanie mocy ogniw połączonych szeregowo

Rezystancja R [Ω]	Napięcie U [V]			Natężenie I [mA]			Moc średnia N [mW]
∞	1,684	1,664	1,664	0	0	0	0
510	1,598	1,586	1,583	3,1	3,1	3,1	4,93
330	1,563	1,553	1,553	4,6	4,6	4,6	7,16
100	1,449	1,442	1,440	13,2	13,1	13,1	18,96
33	1,293	1,290	1,291	29,9	29,9	29,9	38,61
10	1,090	1,095	1,091	54	54,2	54,2	59,11
3,6	0,949	0,944	0,947	68,9	68,9	68,7	65,16
1	0,851	0,843	0,843	70,0	76,5	76,7	62,91
0,3	0,754	0,766	0,800	72,0	73,0	73,0	56,20
0,11	0,747	0,743	0,740	73,0	72,4	72,3	53,94

3. Opracowanie wyników i wnioski.

Krzywe napięciowo-prądowe

Widzimy z wykresu, że charakterystyka napięciowo-prądowa jest malejąca zarówno dla połączenia szeregowego jak i równoległego. Krzywa dla połączenia szeregowego leży wyżej co jest własnością tego połączenia (podnosi napięcie). Zauważamy także, że krzywa połączenia szeregowego jest bardziej nieliniowa. Na podstawie wykresu widzimy, że krzywa połączenia szeregowego jest dłuższa, co oznacza, że generowany jest większy prąd w przypadku tego połączenia.

Krzywe mocowo - prądowe

Obie krzywe mają charakter rosnący. Krzywa połączenia szeregowego leży nad krzywą połączenia równoległego, czyli w przypadku tego pierwszego pobierana jest większa moc. Zauważamy, że krzywa połączenia równoległego jest praktycznie liniowa, natomiast krzywa połączenia szeregowego pod koniec osiąga maksimum i zaczyna opadać.

2. Sprawność faradajowska i energetyczna ogniw paliwowych.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie sprawności ogniw paliwowych na podstawie pomiarów parametrów procesu konwersji wodoru w energię elektryczną.

2. Wyniki pomiarów.

• ślepa próba

t=3 [min]	Objętość utraconego wodoru	1,8 [ml]
		Szybkość wycieku [ml/min]	0,6 [ml/min]

• pomiar parametrów procesu konwersji

R=0,3 [Ω]	U1=0,237 [V]	I1=0,39 [A]	V1=12 [ml]
t=180 [s]	U2=0,231 [V]	I2=0,38 [A]	V2=11 [ml]
	U3=0,227[V]	I3=0,38 [A]	V3=11 [ml]
		Uśr=0,232 [V]	Iśr=0,387 [A]	Vśr=11,3 [ml]
Vrz=9,5 [ml]

3. Opracowanie wyników i wnioski.

• sprawność faradajowska

t - czas zużywania wodoru

V_m - objętość molowa substancji, 24000 [ml]

F - stała Faraday'a, 96484 [C]

z - liczba ładunku jonu, 2

I - natężenie prądu przy jakim zużywany jest wodór

• sprawność energetyczna

U - napięcie przy jakim zużywany był wodór

- entalpia spalania 1m³ wodoru, dla temp. 20°C

Wpływ na sprawność ogniwa paliwowego ma przede wszystkim ubytek wodoru. Może on ulatniać się przez ewentualne nieszczelności układu, przenikać przez membranę oraz reagować z zanieczyszczeniami. Maksymalna możliwa sprawność energetyczna w zakresie 80-1000 ^oC osiąga wartość 0,73- 0,83. W naszym przypadku rzeczywisty współczynnik sprawności energetycznej ogniwa jest dużo mniejszy i wynosi zaledwie 0,143 przy temperaturze około 20 ^oC.

---