在燃料电池车中,燃料电池系统由燃料电池组和辅助系统组成。燃料电池堆是关键部件,它将化学能转化为电能为汽车提供动力。燃料电池系统除燃料电池堆外,还有四个辅助系统:供氢系统、供气系统、水管理系统和热管理系统。供氢系统将氢从氢气罐输送到燃料电池堆;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)。通过热管理系统,可以从燃料电池中获取热量来加热车辆的驾驶室等,提高车辆的效率。燃料电池系统产生的电力通过动力控制单元(“PCU”)传到电动机,在电池的辅助下,在需要时提供额外的电力。氢气发电和热能利用可以大幅降低能源消耗和环境污染。南通燃料电池整车动力系统排名
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。南通燃料电池整车动力系统排名氢能技术的发展需要解决生产成本高、储存和运输成本高等问题。
电子控制子系统也叫自动控制系统(automatic control system),包含传感器、执行器阀、开关、控制逻辑部件等总成,保证空气子系统、氢气子系统及水热管理子系统的各部件能够协调、高效地工作,使其可以发挥出较大效能。空气供应子系统的作用是将具有一定压力、流量以及湿度的空气供应给燃料电池堆。通常空气供给系统包括过滤装置、空压机、加湿器、调节阀等。其中地面应用的燃料电池一般采用空气作为氧化剂,而航空和潜艇等特殊场所则采用纯氧。空气经过过滤装置(过滤掉空气中的油滴、灰尘、水滴等杂质)、空气流量计、空压机(增加空气进堆压力)、加湿器(增加空气进堆湿度)调节阀(调节空气流量)等进入反应堆。
实际应用较多的氢燃料发动机,是将氢与汽化的汽油或柴油混合后再燃用,氢在混合燃料中占30%∼85%。汽油箱中的汽油通过化油器向发动机提供,在不使用氢燃料时与传统燃料系统相同。附加的氢燃料供给系统由甲醇容器、氢发生器、控制阀、压力表等组成,氢发生器串接在排气管上。甲醇容器中的甲醇进入氢发生器之后,在废气余热和催化剂作用下裂解生成氢。在发动机汽缸真空度作用下,生成的氢被吸入化油器与汽油混合,混合燃料的浓度可通过化汽器各个阀控制。国内氢发生器所用的催化剂一般含有镍、铂钯、钾和铝等元素,发动机排气管中的废气余热为 300℃~780℃。对 492QA2 汽油机作台架及道路试验表明,发动机使用掺氢汽油后在燃油经济性和废气排放方面有明显改善,而动力性与燃用纯汽油时基本相同。表 1 是一些汽油发动机使用不同燃料时的怠速排放对比。氢能技术具有高能量密度、能源传输效率高、无污染等优点。
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。制氢过程中利用可再生能源可以实现清洁的能源生产。徐州氢能源实训室建设费用
氢能技术在可再生能源领域有广阔的应用前景。南通燃料电池整车动力系统排名
燃料电池车由于其简单性和灵活性而具有普遍的应用场景。燃料电池车和电动车都是为了促进零排放和可持续交通系统所采用的传统燃油车的替代方案。如图14所示,许多国家都出台了禁止燃油车的政策 106 。使用燃料电池车和电动车这类的清洁能源汽车已经成为不可否认的未来趋势。与燃料电池车相比,纯电动车的开发和应用在大多数场景中更加成熟,但由于电池重量和续航里程问题而受到限制。纯电动车的真实环境续航里程通常比其官方公布的实验路况下的续航里程有较大的折扣。电池性能也容易受到外界环境的影响,低温对续航里程影响较大 。南通燃料电池整车动力系统排名