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。氢气燃料电池技术是一种可持续的能源发展方向。西藏燃料电池发动机系统功能
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。成都氢能源实训室建设厂随着氢能技术的快速发展,其在未来的应用领域及市场前景将会越来越普遍。
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。
燃料电池电动汽车FCEV与其他电动汽车的根本区别是所用的动力源以燃料电池为主,而对于电动机驱动、传动机构以及汽车所需的各种辅助功能等与其他电动汽车基本类同。因此,本节主要介绍燃料电池汽车的基本结构、燃料电池系统等内容。燃料电池汽车的结构有多种形式,按照驱动形式,其可分为纯燃料电池驱动和混合驱动两种形式。目前燃料电池电动汽车绝大多数采用的是混合式燃料电池驱动系统,即以燃料电池系统作为主动力源,又增加了蓄电池组或超级电容作为辅助动力源。燃料电池可以只满足持续功率需求,借助辅助动力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率,而且在制动时可以将回馈的能量存储在辅助动力源中。 氢气充电站建设是氢能技术推广的重要环节。
截至2020年底,全球氢燃料电池汽车保有量为32535辆,同比增长38%,韩国保有量达10906辆,位居全球一,美国为8931辆,我国氢燃料电池汽车保有量为7352辆排第三。燃料电池汽车关键关键部件或材料主要包括发动机、电堆和膜电极。从成本上看,燃料电池电堆约占燃料电池发动机的55%,而膜电极约占燃料电池电堆的65%。2020年,燃料电池商用车价格约为200万/辆,随着燃料电池系统生产规模化与燃料电池电堆关键零部件国产化,预计燃料电池汽车销售价格将以每年10%的幅度下降。燃料电池发动机系统:氢燃料电池汽车的关键为燃料电池发动机系统,关系着整车运行的安全性,对燃料电池汽车是否具备成熟、可靠的性能表现具有重要影响。氢气在储能和航空航天等方面也有普遍应用。南京氢能源实训室建设厂家
氢气在工业和交通等领域的应用将推动氢能技术的发展。西藏燃料电池发动机系统功能
常见的氢燃料电池有PEMFC(质子交换膜燃料电池)和SOFC(固态氧化物燃料电池)两类。由于SOFC属于高温燃料电池,需要在500℃以上的温度工作,并随之带来启动时间长,部件寿命短的问题,因此不太适宜应用于普通的汽车产品上。目前绝大多数情况下,提到的燃料电池汽车指的是采用了PEMFC技术(工作温度约70℃)的车型。虽然燃料电池被给予了厚望,但从目前的情况看燃料电池在性能、寿命、成本以及基础设施成熟度上都存在着不小的瓶颈,分别导致了“不好用”、“不耐用”、“用不起”、“用不了”的问题。加氢站的建设成本非常高,一个站点预计需要投入500万以上,投资回收期很长。短期内增多加氢站数量也是较为困难的。西藏燃料电池发动机系统功能