什么是单体电压？为何监测氢燃料电池或电解槽堆中的每个单体至关重要？
燃料电池的单体电压由阳极与阴极间的电化学电位差决定。以质子交换膜燃料电池为例可更详细说明此现象。理想情况下，质子交换膜燃料电池可达到约1.23伏的电压。但在实际运行中，活化损耗、欧姆电阻和浓度损耗会使单电池电压降至约0.6-0.7伏。随着时间推移，材料劣化会加剧这些损耗，进一步降低电压并削弱整体效率。为深入理解电池行为（尤其在启动阶段及不同运行模式下），需采用电池电压监测装置。该装置可实现对电池性能的深度分析，助力优化运行策略并提升长期效率。
对单个电池进行独立监测有助于早期发现电池失衡、局部故障或热点现象，从而确保电池堆整体性能均匀，延长系统寿命并提升可靠性。
为何氢燃料电池堆中正负电压测量至关重要，尤其在停机或启动阶段？
燃料电池关机时，氢气分布不均或惰性气体吹扫延迟可能导致局部电池电压反转——单个电池可能暂时表现出电解槽特性。在质子交换膜电解过程中，若未实施电流中断与气体清除就进行关机，则可能发生逆反应：电池会短暂呈现燃料电池特性。启动阶段，电池同样易受非对称加湿或气体供应影响。
因此，双向电池电压监测至关重要。这是早期检测电压反转和危急状况的唯一途径。双向监测可实施针对性保护措施，确保安全启动与停机行为。
电压反转会导致催化剂和膜元件严重劣化。主动式双向监测能预防此类损伤，支持瞬态工况下的安全运行。
有线与无线电池电压采集系统存在哪些技术差异？
在燃料电池和电解堆中，通常采用有线版本的电池电压监测（CVM）系统。这类系统应用广泛，尤其适用于需长期监测电池电压且堆栈持续运行的场景。
相比之下，电池电压采集解决方案专为短期灵活应用设计。当因技术或经济原因需频繁更换堆栈时，该方案尤为实用。此类解决方案通常为定制设计，成本较高。但两者的测量原理本质相同：通过测量阳极与阴极间的电位差来确定电池电压。
集成CVM功能的CVP系统可在安装和投资方面实现潜在成本节约。在维护或更换电池堆时，CVP/CVM系统还能更快速地完成更换，因安装需求极低而显著降低维护成本和停机时间。
氢燃料电池堆的电压监测系统应包含哪些安全特性？
安全性是电池电压监测（CVM）系统设计的关键要素。为保护燃料电池或电解堆免受过压与欠压影响，通常采用两种互补的保护措施：
基于CAN协议的数字化保护：
可通过CAN接口在软件中设定电压阈值。当单体电压超出或低于预设限值时，系统可通过标准化CAN通信触发自动响应，如报警、受控关机或其他保护措施。
干接点输出模拟保护：
此外，多数系统配备硬件级干接点输出。当电压超限时，这些输出将被触发，实现独立于软件逻辑的直接电气响应，例如关闭电池组或激活外部安全电路。这种双重防护机制显著提升系统安全性，有效防止电池单元或电池组损坏。软件诊断与硬件故障安全机制的结合，为关键任务型氢能系统（尤其在交通运输或工业环境中）提供了至关重要的冗余保护。
内容由DILICO工程有限公司提供
DILICO工程公司专注于开发和生产用于监测与分析电解池、燃料电池、氧化还原液流电池及蓄电池的测量技术。其解决方案涵盖电池电压监测与电池电压采集接触方案、原位电流与温度分布测量，以及用于老化分析和运行管理评估的电化学阻抗谱（EIS）测量。电解测试台可实现电解单元的可重复测量与分析，亦是DILICO的核心技术领域之一。
