除電堆以外,燃料電池發(fā)動機還需要一系列輔助系統(tǒng)才能實現(xiàn)其功能。其中控制系統(tǒng)通過高精度調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體的壓力及流量等使得電堆中的反應(yīng)始終維持在輸出功率、溫度、濕度均合適的水平,保證發(fā)動機穩(wěn)定可靠工作;氫氣和空氣供給系統(tǒng)是為電堆提供合適壓力、溫度、濕度、流量的氫氣與空氣;水熱管理系統(tǒng)用于保持燃料電池內(nèi)部水平衡和熱平衡。此外,燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)配備由車載高壓儲氫瓶和配套閥件組成的車載氫系統(tǒng)用于儲存燃料,以及用于實現(xiàn)燃料電池與整車高壓之間解耦的DC/DC變換器。根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》,氫能將成為中國能源體系重要組成部分,2050年能源體系中占比約10%,氫氣需求量達6000萬噸,加氫站10000座以上,氫燃料汽車產(chǎn)量達500萬輛/年,行業(yè)發(fā)展前景廣闊。氫氣車的維護成本相對較低,具有較高的經(jīng)濟性和可持續(xù)性。連云港氫能技術(shù)服務(wù)解決方案
氫燃料電池車的動力系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成:(1)燃料口:氫氣燃料的加注口,直接連在氫氣儲罐上。(2)蓄電池:減速時幫助制動,并將部分機械能轉(zhuǎn)化為電能儲存起來;加速時釋放儲存的電能幫助加速。(3)高壓氫氣儲罐:內(nèi)部充滿高壓氫氣作為汽車的燃料。其內(nèi)部壓力一般為35MPa,少部分車輛可達到70MPa。(4)安全裝置:當汽車發(fā)生碰撞或者氫氣泄露時,切斷燃料電池的氫氣供給。(5)PEMFC(質(zhì)子交換膜燃料電池)電堆:氫燃料電池車較關(guān)鍵部件,為電動發(fā)動機供電,保證汽車平穩(wěn)行駛。(6)發(fā)動機(電動):汽車的直接動力源。(7)駕駛系統(tǒng):連接駕駛室,控制車輛運行狀態(tài)。氫燃料電池動力驅(qū)動系統(tǒng)實訓臺采用真實的 汽車新燃料動力(氫燃料電池)驅(qū)動系統(tǒng)實物為基礎(chǔ),展示系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作過程。適用于學校對氫燃料電池 汽車動力驅(qū)動系統(tǒng)的教學需要。連云港氫能技術(shù)服務(wù)解決方案氫能技術(shù)可以通過利用太陽能、廢棄物、風能等,產(chǎn)生無污染的氫氣能源。
目前國內(nèi)燃料電池系統(tǒng)的使用壽命一般在3000~5000小時左右,國外技術(shù)較為公司的產(chǎn)品可達10000小時左右。導(dǎo)致電堆壽命衰減主要由電堆老化、輔助系統(tǒng)因素、環(huán)境因素等方面引起。希望提升燃料電池整體壽命是一項系統(tǒng)工程。電堆老化包括:質(zhì)子交換膜衰退、催化劑層衰退、碳基腐蝕、雙極板退化等。輔助系統(tǒng)因素包括:空氣壓縮機濾油能力不佳、增濕器加濕能力不佳、熱管理能力不佳等。環(huán)境因素包括:工作溫度、氣壓條件、運行工況等。例如:燃料電池的輸出功率主要由燃料供給速率決定,也就是氫氣和氧氣的供給能力。氫氣由于存儲于高壓瓶內(nèi),本身處于高壓狀態(tài),故可以實現(xiàn)高的供給效率,而空氣需要由空氣壓縮機壓縮加壓再輸入,在燃料電池的全生命周期里進風量可達50萬m3以上,若空壓機不具備良好的濾油能力,長期使用將有大量雜質(zhì)損傷膜電極組件(MEA)。
而燃料電池是將“燃料”和“氧氣”進行“電化學反應(yīng)”將化學能先轉(zhuǎn)化為電能,再通過電能驅(qū)動車輛。同樣都是利用“燃料”和“氧化劑”進行反應(yīng)但兩者有著本質(zhì)的區(qū)別,在內(nèi)燃機的燃燒反應(yīng)中電子的運動是無序的,大量的化學能被轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉了(內(nèi)燃機的效率約25%)。而在燃料電池的電化學反應(yīng)中電子是有序移動的(燃料電池的效率可達60%以上),后者的能量利用率更高。自古以來人類利用能源始終是從無序到有序,從不可控到可控的過程,所以若從宏觀的角度思考燃料電池代替內(nèi)燃機應(yīng)該是一種趨勢。除了廣為人知的氫以外,甲醇、天然氣、煤氣都可以成為燃料電池所需的“燃料”,但氫燃料能量密度高、排放清潔性好,依然是較主要的發(fā)展方向。氫氣燃料電池車的環(huán)保性能優(yōu)于傳統(tǒng)汽車,用途普遍。
考慮到燃料電池發(fā)動機自身的特點結(jié)合常用的可靠性評價指標,選定平均初次故障時間?平均故障間隔時間和平均修復(fù)時間三個指標?(1)、平均初次故障時間,燃料電池發(fā)動機在初次故障前所運行的時間的平均值,單位為h?(2)、平均故障間隔時間,燃料電池發(fā)動機發(fā)生相鄰兩次故障之間所運行時間的平均值,單位為h。(3)、平均修復(fù)時間,燃料電池發(fā)動機修復(fù)故障所用時間的平均值,單位為h?質(zhì)子交換膜燃料在平穩(wěn)工作時壽命可以高達到100000h,但是在汽車應(yīng)用中,往往無法達到上述期望值?燃料電池汽車耐久性主要受燃料電池性能衰退和壽命極限影響?燃料電池發(fā)動機壽命,以額定功率輸出衰減到原來的90%的工作時間來評價,單位為h?氫能技術(shù)是一種環(huán)保、高效的能源形式,正逐漸被普遍應(yīng)用。湖北氫能技術(shù)服務(wù)哪家便宜
氫能技術(shù)需要相關(guān)單位、企業(yè)和社會各方面共同努力,才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。連云港氫能技術(shù)服務(wù)解決方案
燃料電池發(fā)動機在額定功率輸出時,凈輸出功率與進入燃料電池堆的燃料熱值(低熱值)之比?該指標為較常用的衡量經(jīng)濟性的指標。燃料電池發(fā)動機在怠速狀態(tài)下單位時間的氫消耗量,單位為g/s?燃料電池汽車工況復(fù)雜多變,而怠速是汽車經(jīng)常遇見的情況。盡管在混合動力系統(tǒng)中,燃料電池系統(tǒng)怠速與車輛的怠速并不同時出現(xiàn),而且通過優(yōu)化系統(tǒng)配置和控制策略可以大幅減少怠速時間,但是怠速工況仍然會出現(xiàn)。有效氫利用率是燃料電池發(fā)動機在正常工作條件下,由燃料電池堆通過電化學反應(yīng)轉(zhuǎn)換為水的氫氣占總共所加注氫氣的質(zhì)量百分比。有效氫利用率通常小于100%,主要是由于陽極排放造成的?提高有效氫利用率,不但有利于提高燃料經(jīng)濟性,而且也有助于減少排氫。連云港氫能技術(shù)服務(wù)解決方案