质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell）是一种以全氟磺酸型固体聚合物为电解质膜，氢气或净化重整气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板为双极板的发电装置，如图1所示。PEMFC除具有燃料电池的一般特点（如能量转化效率高、环境友好等）之外，同时还具有可在室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、能量密度高等突出特点。它不仅可用于建设分布式电站，也特别适宜于用作可移动动力源，是移动通讯设备、电动车和不依靠空气推进潜艇的理想电源^[1]。由于PEMFC发电系统是一个涉及电化学、流体力学、热力学、电工学等多种学科的复合系统，它在运行过程中需要调节和控制的参数多而复杂。因此，为其提供稳定可靠的测试与控制平台在PEMFC的研制、开发以及性能测试中具有一定的现实意义。本文将详细介绍一种采用ADLINKTECH的PCI-9112、PCI-6208V数据采集卡结合LabVIEW开发的PEM燃料电池测试系统。

图1 PEMFC燃料电池原理图

    PEM燃料电池测试系统主要是为PEMFC提供一个工作和测试平台，它主要的工作是：1）实时监测并显示燃料电池运行过程中的各种参数和工作状态，包括燃料气与氧化剂气体的流量、压力、温度，电池电堆的温度、放电电压、电流等；2）通过对各运行参数的采集分析，采用各种控制研究的一个重点；数据采集单元完成对系统中各传感器、控制器的数据采集；反馈控制单元则在对各数据分析后通过PCI总线发送控制信号至控制卡以控制硬件联锁保护单元、配气单元和加湿单元的正常运行，而同时通过RS485总线，实现对电子负载工作状态、工作参数的实时采集和控制。

    硬件联锁是相关联硬件之间串行或并行的组合，系统的硬件联锁保护是为系统硬件的正常运行提供安全保护。针对燃料电池的运行方式与工作特性，本测试系统采用了如图3所示的硬件联锁保护设计，即分别提供了数据采集卡工作状态检测、反应气体与保护气体压力状态检测、手动紧急开关设置状态检测以及氢气泄漏监测的保护措施。其中，对于系统安全最为重要的氢气泄漏目前，该测试系统已经投入使用，工作情况良好。

[1]衣宝廉. 燃料电池－原理、技术、应用.北京:化学工业出版社,2003.8.

[2]刘君华. 基于LabVIEW的虚拟仪器设计.北京:电子工业出版社,2003.1.

[3]刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真.电子工业出版社,2003.1.

[4]刘乐善.微型计算机接口技术及应用,华中科技大学出版社,2000.4

[5]National Instruments Coporation. LabVIEW User Mannual[M]. 2003.

[6]ADLinkTechnology Inc. DAQ-LVIEW User’s Guide,2005.7.