燃料电池系统的主要研究热点包括:使用轻质材料,优化设计,提高燃料电池系统的比功率;提高PEMFC系统快速冷启动能力和动态响应性能;研究具有负荷跟随能力的燃料处理器;对电池或超级电容、氢气存储进行系统优化设计,提高系统的效率和调峰能力,回收制动能量等。 燃料电池系统除燃料电池本体(发电系统)外,还有一些周围装置,包括燃料重整供应系统、氧气供应系统、水管理系统、热管理系统、直流-交流逆变系统、控制系统、安全系统等。燃料重整供应系统,作用是将外部供给的燃料转化为以氢为主要成分的燃料。如果直接以氢气为燃料,供应系统可能比较简单。若使用天然气等气体碳氢化合物或者石油、甲醇等液体燃料,需要通过水蒸气重整等方法对燃料进行重整。而用煤炭作燃料时,则要先转换为以氢和一氧化碳为主要成分的气体燃料。用于实现这些转换的反应装置分别称为重整器、煤气化炉等。氢气是未来可持续能源的重要组成部分。深圳氢能源实训室建设收费
燃料电池发动机(Fuel Cell Engines)是一种将氢气和氧气通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。其过程不涉及燃烧,无机械损耗,能量转化率高,产物只为电、热和水,运行平稳,噪音低。被称为“环保发动机”。燃料电池发动机,将氢和氧经过电化学反应将化学能转变成电能的发动机系统。一般包括燃料电池堆、气体输配和回收系统、散热和加湿系统、监测和控制系统、氢气安全系统、辅助电源、电能输出系统。可用于车辆、航空航天和水下等装置的驱动动力电源和辅助动力。目前,有5种已知的燃料电池类型。其名称与采用的相应的电解质有关。重庆氢能技术服务排行榜氢气作为一种高效清洁的能源形式,可以促进全球能源变革。
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。
氢气管道应采用无缝金属管道,禁止采用铸铁管道,管道的连接应采用焊接或其他可有效防止氢气泄漏的连接方式。管道应采用密封性能好的阀门和附件,管道上的阀门宜采用球阀、截止阀。阀门材料的选择应符合GB50177-2005中表12.0.3的规定,管道上法兰、垫片的选择应符合GB50177-2005中表12.0.4的规定。管道之间不宜采用螺纹密封连接,氢气管道与附件连接的密封垫,应采用不锈钢、有色金属、聚四氟乙烯或氟橡胶材料,禁止用生料带或其他绝缘材料作为连接密封手段。尾排氢气要求:燃料电池发动机的尾排氢气一般与空气尾排混合稀释后由尾排管排出,排放氢气浓度要求低于炸裂极限,一般要求小于2%。氢能技术的市场前景吸引了越来越多的企业投入到氢能领域的研发和应用中。
在应用前景方面,我国节能与新能源汽车产业规划提出:至2020年氢燃料电池汽车应用规模超过2万辆,2025年达到10万辆,2030年达到100万辆。据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》统计,全国22个地区有60多项氢能开发政策。预计到2050年,氢能将至少占领10%在中国终端能源系统,其中氢燃料电池商用车到2050年将达到160万辆,市场份额将接近37%,氢燃料电池乘用车到2050年市场份额将超过14%。这一系列的预测表明,氢燃料电池汽车的应用前景十分广阔。氢燃料电池客车将成为真正意义上的高效、清洁汽车,这是减少碳排放、节约化石燃料应用的重要手段,氢燃料电池的应用将有效改善人类生活空气质量,对环境保护及经济的可持续发展有重要意义。氢气在燃烧过程中不会产生任何有害物质。南京燃料电池整车动力系统开发
氢能技术的发展需要产业链上下游的协同配合,形成完整的产业生态。深圳氢能源实训室建设收费
氢气在一定的压力和温度下呈液态,常压时液态氢的密度是气态氢的 845 倍,占体积小。液氢的体积能量密度高,其单位热值约为汽油的 3 倍。与金属氢化物储存等其它方法相比,液氢储存时自身的质量较轻。液氢的添加和计量与传统液态燃料相似,液氢的这些特点有利于车用燃料的储存要求。但是,液氢对储存容器的绝热和安全性设计要求很高。液氢与环境温度相差很大,蒸发损失及将气态氢经高压低温变成液态氢损失使氢液的成本较大,难于大量建立供给站及在民用车辆上应用。所谓金属氢化物储氢,是先将特殊金属与氢反应生成金属氢化物,使用时再加热金属氢化物释放氢供作燃料。研究应用的储氢金属或合金主要有钛系、稀土系、镁系等。深圳氢能源实训室建设收费