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燃料电池竞赛规则

        燃料电池因具有功率密度大、红外隐蔽性好、无污染、无振动和 噪音低等优点,作为长航时动力源和便携式电源的应用前景非常广 阔。燃料电池作为本次竞赛的科目之一,主要是响应中关村协同创新 研发平台体系建设,强化需求牵引,以点带面,引导创新主体突破军 用燃料电池关键技术,推动氢燃料电池技术成果“民参军”,加快燃 料电池军用化进程,提高便携式电源保障能力水平。

一、 燃料电池技术指标

参与本次竞赛的燃料电池应满足以下技术指标要求:

  1. 1、技术形式:燃料电池
  2. 2、功率:不小于 60W;
  3. 3、电压:12V-15V;
  4. 4、能量密度:≤350Wh/kg;
  5. 5、重量:供氢模块≤2.5kg,其中携带燃料不小于260g;发电模块≤3kg,包含电堆,逆变,启动电源部分;
  6. 6、环境适应性:-30℃下能启动正常工作;
  7. 7、外型:不做要求,应有外壳;
  8. 8、输出接口:方便连接电子负载测试;
  9. 9、效率:不低于 50%;
  10. 10、数量:提供 2 个样品。

二、 性能测试

(一) 常温测试(25℃)

  1. 1、标记:随机选择其中 1 电池,标记为 1#;
  2. 2、称重:对电池各模块进行称重,分别记录 M1、M2、M3 等,计电池模块总质量为 M0;
  3. 3、额定和峰值功率:连接电子负载,启动电池记录时间 H0,以12v 恒电压,逐渐加大负载电流 A1 至 5A,功率达到 60W,记录时间H1,逐渐加大负载功率至最大功率(不超过 80W),记录最大放电电流值 A,维持时间 H2;
  4. 4、连续工作:连接电子负载,以12v 恒电压,以额定功率,对外连续供电工作,直至氢燃料耗尽,记录工作电流 A2,工作持续时间 H3,记录此时电池模块总质量 M8。

(二) 低温性能测试(-20℃、-30℃)

  1. 1、标记:选择另 1 电池,标记 2#;
  2. 2、低温起动:在-20±2℃环境舱中搁置 12h,启动电池计时 h01,以 12v 恒电压,逐渐加大负载功率至额定功率 60W,记录时间 h02,
  3. 3、-20℃低温连续工作:重复步骤 2,连接电子负载,以 12v 恒电压,以额定功率对外连续供电工作,直至氢燃料耗尽,记录工作电流 a1,工作持续时间 h1,记录此时电池模块总质量 m1;
  4. 4、在-30±2℃环境舱中搁置 12h,启动电池计时 h03,以 12v 恒电压,逐渐加大负载功率至额定功率 60W,记录时间 h04;
  5. 5、-30℃低温连续工作:重复步骤/4,连接电子负载,以 12v 恒电压,以额定功率对外连续供电工作,直至氢燃料耗尽,记录工作电流 a2,工作持续时间 h2,记录此时电池模块总质量 m2;

备注:根据常温测试结果,低温测试可酌情有选择进行 1-5 测试。

三、 测试结果

  1. 1、常温下:启动时间为 Hd=H1-H0,电池额定功率为 WE=12*A1, 峰值功率 WZ=12*A(W),有效储氢质量:ME1=M0-M8,电池能量密: ρ1=2*A2*H3/M0;
  2. 2、-20 低温下:启动时间为 hd=h02-h01,有效储氢质量为 ME2=M0-m1,电池能量密度为 ρ2=12*a1*h1/M0;
  3. 3、-30 低温下:启动时间为 hd=h04-h03,有效储氢质量为 ME2=M0-m2,电池能量密度为 ρ2=12*a2*h2/M0;

四、 测试条件

  1. 1、称重天平由组委会提供,并进行重量测量;
  2. 2、电子负载由组委会提供,并进行放电能量的测量;
  3. 3、低温舱由组委会提供,并进行-25℃、-40℃冷冻。

五、 评比结果

(一) 能量密度

  1. 1、常温能量密度评比

    采用百分制,常温能量密度的得分计算为:
    S=(ρ25/ ρ25m)×100……(1)
    式(1)中 ρ25为某参赛队伍的常温能量密度,ρ25m为所有参赛队 伍中常温能量密度的最大值。

    按照总得分高低确定排名。

  2. 2、低温能量密度评比

    采用百分制,低温能量密度的得分计算为:
    S=ρL/ρLm×100……(2)
    式(2)中 ρL 为某参赛队伍的(ρ-20+ρ-30)/2,ρLm为所有参赛队 伍中(ρ-20+ρ-30)/2 的最大值。

(二) 有效储氢质量

  1. 1、常温有效储氢质量评比

    采用百分制,常温有效储氢质量的得分计算为:
    S=(h25/ h25m)×100……(1)
    式(1)中 h25为某参赛队伍的常温有效储氢质量,h25m为所有参 赛队伍中常温有效储氢质量的最大值。

    按照总得分高低确定排名。

  2. 2、低温有效储氢质量评比

    采用百分制,常温有效储氢质量的得分计算为:
    S=hL/hLm×100……(2)
    式(2)中 hL 为某参赛队伍的(h-20+h-30)/2,hLm为所有参赛队 伍中(h-20+h-30)/2 的最大值。

(三) 启动时间

  1. 1、常温启动时间评比

    采用百分制,常温有效储氢质量的得分计算为:
    S=(H25/ H25m)×100……(1)
    式(1)中 H25为某参赛队伍的常温有效储氢质量,H25m为所有 参赛队伍中常温有效储氢质量的最大值。

    按照总得分高低确定排名。

  2. 2、低温启动时间评比

    采用百分制,低温启动时间得分计算为:
    S=hL/hLm×100……(2)
    式(2)中 hL 为某参赛队伍的(h-20+h-30)/2,hLm为所有参赛队 伍中(h-20+h-30)/2 的最大值。

    按照总得分高低确定排名。

以上规则由组委会负责解释,组委会拥有最终裁决权。

2019 年 5 月 12 日