车用燃料电池电堆需满足严苛的环境适应性要求,包括低温启动、抗振动、耐湿热等。在低温环境下,电堆内部易生成冰堵,导致气体通道堵塞、反应无法进行,因此 - 30℃极寒启动能力成为车用电堆的重要考核指标。通过采用低温催化剂、优化流场设计、配备快速预热系统等技术,目前主流车用燃料电池电堆已能实现 - 20℃无辅助加热启动,部分产品可突破 - 30℃。此外,车辆行驶过程中的振动和冲击会影响电堆内部结构稳定性,因此电堆需通过结构强化设计(如刚性框架支撑)及振动测试验证,确保在全生命周期内运行可靠。质子交换膜燃料电池电堆是目前应用较多的类型。江苏亿创车用燃料电池电堆OEM

膜电极组件(MEA)是燃料电池电堆的 “心脏”,占电堆成本的 30% 以上,其性能直接影响电堆的能量转换效率和寿命。膜电极组件由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层组成,质子交换膜负责传导质子并隔绝电子,催化剂层加速电化学反应,气体扩散层则起到支撑催化剂、传导电子和分配反应气体的作用。目前主流的催化剂为铂基催化剂,但其价格昂贵且资源稀缺,制约了电堆的规模化应用。科研机构和企业正积极研发低铂、非铂催化剂及新型质子交换膜材料,以降低成本并提升膜电极的稳定性。江苏亿创车用燃料电池电堆OEM燃料电池电堆的气体扩散层需具备多孔透气特性;

高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)电堆是 PEMFC 电堆的改进类型,工作温度为 120-200℃,采用磷酸掺杂的聚苯并咪唑(PBI)质子交换膜,无需增湿系统,简化了系统结构。HT-PEMFC 电堆对燃料纯度要求较低,氢气中一氧化碳含量可允许达到 1%-2%,无需复杂的气体净化装置,适合使用重整气作为燃料。其缺点是质子传导率低于低温 PEMFC 电堆,催化剂活性受温度影响较大,寿命相对较短。目前 HT-PEMFC 电堆主要应用于分布式发电、备用电源等场景,在天然气重整制氢发电系统中具有独特优势。
燃料电池电堆的热管理系统通常采用液冷方式,通过冷却液在电堆内部流道中的循环流动带走反应产生的热量,维持电堆温度稳定。冷却液需具备良好的导热性、绝缘性和化学稳定性,常用的冷却液为去离子水与乙二醇的混合液(防冻型)或纯去离子水(常温型)。热管理系统由水泵、散热器、节温器、膨胀水箱等部件组成,水泵提供冷却液循环动力,散热器将热量散发到空气中,节温器控制冷却液流量以调节温度。对于大功率电堆,还可采用双循环热管理系统,分别控制电堆不同区域的温度,实现更准确的温度调节。燃料电池电堆需搭配空压机提供反应所需的氧气;

双极板是燃料电池电堆的关键结构件,主要功能包括传导电流、分配反应气体、移除反应产物水及支撑膜电极组件。双极板的材料选择直接影响电堆的重量、体积、成本和耐久性。目前常用的双极板材料有石墨、金属和复合材料三类:石墨双极板导电性好、耐腐蚀性强,但加工难度大、重量重;金属双极板(如钛合金、不锈钢)强度高、加工性好,可实现轻量化,但需通过涂层处理解决腐蚀问题;复合材料双极板结合了两者优势,具有重量轻、成本低的潜力,是当前的研究热点之一。新型复合材料双极板让燃料电池电堆更轻便!中国台湾公交燃料电池电堆技术
燃料电池电堆的模块化设计便于维护和更换部件!江苏亿创车用燃料电池电堆OEM
航空用燃料电池电堆主要用于无人机、小型飞机的动力系统,功率从几百瓦到几十千瓦不等,具有重量轻、效率高、排放清洁等优势,可大幅提升航空器的续航时间。无人机用燃料电池电堆要求质量功率密度高于 400W/kg,以减轻机身重量,目前通过采用轻量化材料(如碳纤维外壳、金属双极板)和紧凑结构设计,已能满足这一要求。小型飞机用燃料电池电堆则需具备更高的可靠性和安全性,需通过严格的航空认证测试。目前美国、德国等国已开展燃料电池无人机和小型飞机的试飞试验,国内也在积极推进相关技术研发。江苏亿创车用燃料电池电堆OEM
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