用作发动机燃料的氢气,可通过甲醇重整等方法获得。液态的甲醇便于被汽车加灌和配带;甲醇能从许多种植物或化工废料中提取,易于燃料站的设立;这些都有利于氢燃料在传统发动机上的应用。上世纪90年代,国内外相继有汽车厂研制出 100%燃烧甲醇的发动机。但这类发动机还停留在实验室阶段,没有大范围推广。主要是由于甲醇的雾化条件、燃烧特性、储能密度等与传统燃料汽油、柴油不完全相同,相应对发动机构造要求也不同。各能源按照储能密度大小排序为:汽油 > 甲醇 > 氢燃料电池 > 锂系电池 > 传统 Pb 电池。汽油的发热量是34778 k J,其能量密度约 13073 Wh·kg,远大于其它能源。因此,以汽油为燃料的汽车连续行驶里程大、加速性能和爬坡性能好。在氢燃料中混合一定汽油(或柴油),可以充分利用汽油的高储能密度特性。制氢技术的发展可以解决氢能技术的经济性和可持续性问题。黑龙江氢能技术服务功能
氢燃料电池发动机是由电堆、氢气供给循环系统、空气供给系统、水热管理系统、电控系统和数据采集系统六大组成部分。氢燃料电池:一种将外部供应的燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转变为电能、热能、和其他反应产物的发电装置。外部供应的燃料为氢气,氧化剂为氧气,如无特别说明,所述氢燃料电池或燃料电池均指质子交换膜氢燃料电池,即一种以全氟磺酸型固体聚合物为电解质的氢燃料电池。燃料电池发动机系统:燃料电池汽车中的储氢发电复合系统,由电堆、空气供给系统、氢气供给系统、冷却系统、控制系统、车载储氢系统、DC/DC等一系列部件构成。杭州燃料电池发动机系统供应商氢能技术的应用还需要考虑成本和效率等问题。
燃料电池电堆是发动机系统的关键部件,是燃料电池发动机的动力来源,对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。电堆的主要材料包括膜电极、双极板、端板等,其中膜电极是燃料电池电堆的关键部件,对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响,膜电极又可以分为催化剂、扩散层、质子交换膜等。随着终端领域的推广,电堆产业发展快速。膜电极、双极板、质子交换膜虽然生产规模较小,但已有国产化能力。供氢系统将氢从氢气罐输送到燃料电池电堆,由空气过滤器、空气压缩机和加湿器组成的供气系统为燃料电池堆提供氧气,水热管理系统采用单独的水和冷却剂回路来消除废热和反应产物(水)。在供氢系统中,空压机是车用燃料电池发动机的“肺”,提供电堆反应所需的氧气。
氢燃料电池系统是燃料电池汽车的“关键”,是一种将氢气与氧气通过电化学反应产生电能的零污染环保能量转化装置,其过程不涉及燃烧,无机械损耗,能量转换率高,产物只为电、水和热,零污染,低噪音。 该系统包括燃料供应子系统、空气供应子系统、水热管理子系统及监测与控制子系统等,主要系统部件包括:空气压缩机、增湿器、氢气循环泵/引射器、冷却散热器、系统控制器、单片巡检仪等。根据氢燃料电池系统输入输出要求以及系统设备特征,该系列燃料电池发动机系统实现了系统结构创新设计,完成了系统高度集成和较佳优化匹配。各项性能指标达到国内水平,并已通过国家检测中心的强制检测,已开展实际装车应用。适用于中重型卡车、城市和公路客车、特种车、乘用车等各类车型及各类船舶、农用机械、工程设备等领域。氢能技术的实现需要相关单位、工业和学术界的合作与支持。
燃料电池系统指用于车辆、游艇、航空航天及水下动力设备等作为驱动动力电源或辅助动力,通过电化学反应过程将反应物(燃料和氧化剂)的化学能转化为电能和热能的系统。燃料电池系统原理如图3-1所示,整个燃料电池系统由燃料电池堆、空气供应子系统、氢气供应子系统、水热管理子系统、控制子系统组成。燃料电池堆是整个系统电化学反应的场所,其他子系统主要是相互协调确保燃料电池堆的电化学反应能够正常、高效可靠地工作。燃料电池堆由多个单体电池、隔板、冷却板、进气歧管等构成,是把富氢气体和空气进行电化学反应生成直流电,并同时产生热、水等其他副产物的总成。燃料电池堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。将双极板与膜电极三合一组件 (MEA)交替叠合,各单体之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢,即构成质子交换膜燃料电池堆。氢能技术的应用面普遍,不只可以用于交通运输,还能用于制造、能源等多个领域。黑龙江氢能技术服务功能
氢能技术的发展还需要解决一些技术难题,如储氢和运输问题等。黑龙江氢能技术服务功能
燃料电池电动汽车的动力系统由燃料电池发动机(发电系统)、辅助动力源、DC/DC变换器、DC/AC逆变器和驱动电动机及各相应的控制器,机械传动与车辆行驶机构等组成。燃料电池的反应机理是将燃料中的化学能不经过燃烧直接转化为电能,即通过电化学反应将化学能转化为电能,实际上就是电解水的逆过程,通过氢氧的化学反应生成水并释放电能。电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此较早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。燃料电池的反应不经过热机过程,因此其能量转换效率不受卡诺循环的限制,能量转化效率高;它的排放主要是水非常清洁,不产生任何有害物质。因此,燃料电池技术的研究和开发备受各国相关单位与大公司的重视,被认为是21世纪的洁净、高效的发电技术之一。黑龙江氢能技术服务功能
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