燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。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。从国市场格局来看,行业目前属于寡头竞争,CR5占比50%。氢气在燃料电池等领域的应用将推动氢能技术的发展。福建氢能技术服务
燃料电池发动机构成及其子系统作用:水热管理系统,水热管理系统由水泵和水温传感器两大部件组成,和传统内燃机散热小循环系统类似。氢燃料电池发动机冷却液是由去离子水和乙二醇水溶液按照一定比例调和成的溶液。电控系统,氢燃料电池发动机的电控系统主要是由发动机控制器(FCU)及各种传感器构成。数据采集系统,数据采集系统主要是指数据采集器。通过数据采集系统,可以时刻监控氢燃料电池发动机运行的各种参数及状态,如发动机地理位置、运行状态、各项传感器参数等,对各项参数进行数据分析处理,并针对参数异常情况实时报警、记录。湖南燃料电池发动机系统供应商生产氢气的多种方法包括水电解、化石燃料重整等。
从理论上讲,纯电动车具有更高的能源效率,但是过大的电池重量降低了这种优势,特别是对于长途运输用的重型车辆。纯电动车必须为每多行驶一英里增加更多的电池容量,从而给车辆增加额外的重量 。比如在特斯拉的电动重卡模型中,预计其电池重量可以达到4.5吨。而燃料电池车就没有这样的问题,因为其所携带的氢气质量远小于同等能量所需的电池质量。这是因为氢具有更高的比能 — 大约120MJ/kg,而电池的比能是5MJ/kg。除了动力系统,车辆的其他部件基本上是相同的。车辆底盘包括传动、转向、制动和行驶系统。车辆电子系统主要由底盘控制系统,安全系统和车辆电子产品,比如信息娱乐/通信,高级驾驶辅助系统(“ADAS”)以及传感器等构成。之后,车身包括车身主体、座椅和内饰。
湿膜加湿的过程是空气在与湿膜接触的过程中实现热质的交换。通过改进电池内部结构,使其不需要借助外部设备就能保持膜电极的适当湿度,维持燃料电池的性能。这种技术主要体现在以下两个方面:一是通过増强膜两侧水浓度梯度的方法来增强水由明极向阳极的扩散;二是自増湿电解质膜的研究,通常用在电解质膜内加入和SiO2顆粒的方法,其中起催化氢氧化合生成水的作用, SiO2起儲存水分的作用,在电池缺水时释放出水。通过调节气体流量、湿膜的大小和厚度以及水温来改变湿膜加湿器加湿量的大小,将满足燃料电池工作所需的具有定温度、湿度的气体送入燃料电池。氢气燃烧的产物只为水蒸气,不会对环境产生任何污染。
为保证燃料电池稳定高效运行,同时提高氢气利用率,通常采用氢气循环的方法,即氢气把电堆内部生成的水带出后,经水气分离装置将液态水分离,再将氢气循环送回到电堆阳极重复使用,同时对新鲜氢气进行加湿。传统循环泵在涉氢涉水环境下,易发生“氢脆”,氢循环泵在结构和材料的设计上不同于传统循环泵,技术难度要高很多,氢循环泵需要具备密封设计好(氢气容易泄露)、耐水性强(经过电堆反应后剩余的氢气带有少量水蒸气)、流量大(适应大功率电堆)、压力输出稳定(低压转为高压)、无油(保证氢气纯度)等特点。氢循环泵难度较大,目前国内产品处于研发验证阶段,尚不成熟,国内系统企业主要是进口德国普旭氢循环泵,普旭在中国市占率达到90% 。氢气燃料电池技术是一种可持续的能源发展方向。河北氢能技术服务费用
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而燃料电池是将“燃料”和“氧气”进行“电化学反应”将化学能先转化为电能,再通过电能驱动车辆。同样都是利用“燃料”和“氧化剂”进行反应但两者有着本质的区别,在内燃机的燃烧反应中电子的运动是无序的,大量的化学能被转化为热能消耗掉了(内燃机的效率约25%)。而在燃料电池的电化学反应中电子是有序移动的(燃料电池的效率可达60%以上),后者的能量利用率更高。自古以来人类利用能源始终是从无序到有序,从不可控到可控的过程,所以若从宏观的角度思考燃料电池代替内燃机应该是一种趋势。除了广为人知的氢以外,甲醇、天然气、煤气都可以成为燃料电池所需的“燃料”,但氢燃料能量密度高、排放清洁性好,依然是较主要的发展方向。福建氢能技术服务