本系統需要一組冷熱供給源，及轉換冷熱源的機制，此機制結合工研院電控相關人 員，以雛型模式討論方式相互溝通撰寫而成，控制不同溫度之流體，流向儲氫合金，進 而改變儲氫合金的特性，本實驗使用兩只恆溫油槽，並且將油溫控制在40度到160度之 間，這兩種溫度的範圍，選用是兩種合金相互耦合的情況下，所能產生較佳匹配效果，
40度為常溫的溫度，因此不必須要多耗能量控制油溫使得作工效率的提升，而160度所 設定之熱媒溫度到達熱交換器入口的熱散失，故設定約為10度之溫降，使熱交換器入口 溫度可控制在150度左右，150度對應之高壓儲氫合金可達到200bar以上的吐出壓力，因 此我們系統選用這兩種溫度來當此系統的媒介溫度熱煤油為加溫或降溫到此溫度，帶走 或提供熱量給合金的媒介，合金罐體裝置於熱交換器內，圖4-1交換器為矩形的容器 (46cm x 18cm x 9cm)，外殼為不鏽鋼材，另外也選用了圓柱鋁製熱交換如圖4-2，比較兩 熱交換器對系統所產生的效率；其中senser包括壓力計、溫度計、熱媒流量計及氫氣流 量計，各感應器之位置擺設如圖3-8，壓力計所量測的位置分別為第一級儲氫合金，第 二級儲氫合金，暫存槽，RTD溫度計所擺設的位置為熱交換器入口及出口，熱媒流量計 為量測恆溫油槽泵所提供的流量，氫氣流量計為最後量測暫存槽之氫氣所排放之流量；
氫氣的供給藉由一般市售之高壓高純度氣體鋼瓶提供，利用調壓閥將高壓鋼瓶降壓，並 調整至實驗壓力，本次實驗量測了20分鐘，30分鐘，40分鐘三組轉換的時間，入口給定 的壓力為570psi(40kg/cm2)、640psi(45kg/cm2)、710psi(50kg/cm2)三種不同壓力，出口壓 力藉由管路排放至暫存槽，且暫存槽容積為1L，冷熱源轉換的溫度為40度及160度，研 究出最佳的轉換時間及入口壓力。另外更換熱交換器，探討熱傳現象對壓縮效率之影響。
由於此系統98 年 1 月移交工研院南分院，實驗室及系統規劃上，與新竹工研院有 較大的出入，新竹工研院為室內狹小的空間，因此氫氣的擺放在室內，避免洩漏之氫氣 在室內累積，故將室內使用抽風櫃維持負壓，方可有效將洩漏氫氣給抽離於室內如圖 4-3，而工研院南分院在場地使用上，大致可分為三大區塊，外氣區域，監控室及正壓 室如圖 4-4，外氣區域為氫氣加壓過程的地方，將此區域置於大氣則是當發生氫氣發生 洩漏之危險性時，有較多的外氣量將氫氣濃度給於稀釋，避免濃度累積造成引爆的危險 性，另外本系統最終壓力高達200bar，壓力釋放時造成安全上的問題，本系統採取降壓 排出，且在管路不同的位置上，裝置洩壓閥，使得異常的壓力現象可以藉由洩壓閥排放
至大氣，再者本系統氫氣端除了建築物本身屋頂外，並未在加裝遮蔽物，其因有二，第 一避免濃度累積，第二在爆炸時，採向上爆衝。
正壓室則因本系統需要許多的電力機構，驅動熱媒或擷取數據，故將所有電源集中 處理並放置於室內區域內，且採取正壓風機，將室內維持正壓，避免氫氣在室內累積達 一定濃度且電力轉換上火花的產生導致爆炸的危險性。
監控室則是人員操控系統的位置，此位置離系統氫氣供給及加壓源，有一段安全的 距離，在此可控制整個系統之操作，且正壓室的牆厚，也比還未完成之法規標準來的嚴 格，故本系統位置處理上，非常安全，但人員操作上必須遵守場地保管人的指示，以及 相互的配合，以維持實驗室的安全性。
本 系 統 中 有 關 於 電 控 裝 置 主 要 是 利 用 可 程 式 控 制 器(Programmable Logic Controller，PLC)、AD 模組完成擷取所有類比訊號與儲氫系統程式控制動作，並結合人 機介面以達到圖形化介面控制之目的。
4-1 系統架構
儲氫系統架構如圖3-8 所示，主要是由加熱槽、散熱槽、散熱器、泵浦(M1、M2)、
流量計、溫度感測器(TC)、氣體壓力感測器及流體閥門(V1~V8)所組成的。透過 AD 模 組擷取感測器訊號至PLC 運算後，再由 PLC 控制流體閥門改變冷熱流體來達成吸氫與 釋氫動作，控制系統架構如圖4-5 所示。
控制流程可分為儲氫系統運轉流程與控制器程式運作流程兩個部份；
4-1-1 儲氫系統控制流程
儲氫系統的運轉流程如圖4-6 所示，當系統啟動時必須先將冷卻泵浦、散熱器及加 熱槽啟動，然後先將兩個儲氫槽預充氫約 30 分鐘，接著再將其中之ㄧ的儲氫槽作釋氫 的動作約 30 分鐘，另外一儲氫槽則保持現狀，待釋氫動作完成時再換另一個儲氫槽作 吸氫動作，此動作將儲氫槽內殘餘之氣體排放至大氣，而完成釋氫動作之儲氫合金則轉 換作吸氫動作，之後兩個系統則持續作吸氫與釋氫動作的交替。
4-1-2 控制器運算流程
流程圖如圖4-7 所示，系統開始運轉時先以手動方式開啟冷卻泵浦、散熱器及加熱
槽，如圖中的虛線框中所示。接著系統將等待一秒鐘的時間等待AD 模組備妥，然後進 行流量計、溫度感測與壓力計的讀取，在程式設計為了提高精準度之下，將以10ms 為 每次讀取時間，每分鐘計算一次平均值。
待讀取第一筆資料進來後，以確定系統運轉正常後再進行吸氫與釋氫之動作。在吸 氫與釋氫動作中必須切換閥門以達到吸氫釋氫之反應，此部分所需要注意的為閥門開關 的等待時間上的設定，為了減少冷熱流體相互混合影響而降低了系統流體溫度之情形 下，在閥門開關之間會相互延遲時間約為1~3 秒。
4-1-3 系統實際擷取資料
在經過實際連線測試已可正確擷取溫度、氫氣壓力、流量計的類比值，再經由PLC 運算後進行吸氫與釋氫的流程控制，並將數據存取至電腦，圖4-8 為人機介面的監控畫 面。
4-2 實驗設備
本設備是藉由熱量來源變化，進而對儲氫合金特性改變，而產生壓縮氫氣的效果，
故此設備需要一組穩定的熱量來源，以及良好的熱交換器，避免不必要的熱量在熱交換 器中存留，且藉由電磁閥的控制，使得熱量可以隨時轉換到儲氫合金上，以下介紹系統 所需要的元件及控制設備。
4-2-1 油端設備介紹
油端系統為此實驗設備中，控制熱源的元件，由許多的元件構成封閉迴路，油隨著 管路到熱交換器容器中，提供或帶走儲氫合金所需熱量，故油端為實驗中很重要的參 數，此參數可控制吸放氫特性，故油管路設計必須要快速放熱及吸熱，已有較佳性能發 揮。
油端系統的迴路：油溫度控制器如圖4-9利用馬達將熱媒傳送出去，藉由電磁閥調 控，使得熱媒傳送到熱交換器，進而影響儲氫合金罐體，熱媒隨著管路在經由電磁閥傳 送回溫度控制器，此時會先經過過濾器及流量計，完成熱媒的循環。
4-2-2 控制元件
為本設備的樞紐，在此使用PLC如圖4-10控制。此元件為本系統控制的核心，此元 件可以控制電磁閥開關，並且接受壓力訊號源及溫度訊號源，且在內部暫存的記憶體 內，換算相對之壓力及溫度，並藉由RS-232傳送至電腦端，電腦利用vb程式讀取資料。
4-2-3 氫氣端系統介紹
本設備將低壓氫氣壓縮為高壓氫氣釋出，氫氣來源端如圖4-11的氣體純度越高，對 於儲氫合金的保護性越好，壓力計如圖4-12為量測儲氫合金的吸放氫壓力，故壓力計必 須隨著儲氫合金工作的壓力高低，作一較佳的選擇，溫度量測方面，使用了RTD如圖4-13。
4-3 實驗步驟
實驗步驟分成兩大區塊，其中先將油端系統先給開啟，由於油端系統危險性較低，
且是熱壓縮儲氫系統中，導引氫氣壓縮的媒介，故先將油端給開啟，再者輸送氫氣至系 統，其中抽風櫃開啟維持室內負壓，避免氫氣洩漏在室內累積，而南分院則為開啟電控 室之送風扇，同樣避免造成氫氣濃度過高的情形，以下分別簡介兩種系統，其流程圖為 4-14：
4-3-1 油端系統
1. 開啟總電源並且將以下電源給開啟，確保系統正常運作及安全防護啟動。
(1) 抽風櫃：為實驗過程中，重要的保護裝置，此裝置將避免氫氣洩露，與氧化劑 高濃度混合，火花的產生導致爆炸，因此抽風櫃必須將空氣抽放到外界，將實 驗室內保持負壓室情況下，故洩漏氫氣時，可以將氫氣抽放到外界，混合的濃 度也大幅稀釋，安全性也相對增加許多；另外南部工研院則為電控室正壓風散，
同樣避免火花與氫氣同時存在。
(2) 溫度控制器：此機台為加熱油溫裝置，加熱使用電熱器產生熱量，而冷卻油溫 之裝置需配合冰水機及水套將油溫控制到40 度左右之範圍。
(3)系統電源：為控制端的電源，如人機介面上的控制電源，以及監控程式中的電腦 電源，此電源穩定性必須相對提高，由於監控程式在實驗操作上，一旦移除電 源，剛實驗的數據，將無法再取得，故電源的使用上的負荷，不能有跳電的問
題出現。
2. 啟動人機介面如圖 4-8
(1) 設定吸放氫時間參數，吸放氫的時間單位定義為(1min=100scale)，故依據實驗的 參數，作此調整
(2) 在主畫面中點選熱壓縮儲氫系統，將 on/off 開啟，此時電磁閥將會作動，介面 上的閥門在正確位置時，熱媒直接進入系統，此時系統正常運作。
3. 電腦連結 RS-232 並開啟程式，此時必須點選 Open_RS232，因為 PLC 所接受的溫 度及壓力訊號，才可傳授到電腦裡。
4. 檢測流量計是否正常運作，避免人為及系統操作問題，使流量無法正常送至系統 端。
(1) 高溫流量計的估算範圍約：6~8gal/min 約(27~36L/min) (2) 低溫流量計的估算範圍約：4~6gal/min 約(18~27L/min)
40 度 黏滯度 29 sct 100 度黏滯度 50.2 sct
4-3-2 氫氣端系統
1. 將氫氣鋼瓶開啟，並調節氫氣鋼瓶端的出口壓力，使鋼瓶出口端壓力為該實驗供給
1. 將氫氣鋼瓶開啟，並調節氫氣鋼瓶端的出口壓力，使鋼瓶出口端壓力為該實驗供給