燃料电池系统指用于车辆、游艇、航空航天及水下动力设备等作为驱动动力电源或辅助动力,通过电化学反应过程将反应物(燃料和氧化剂)的化学能转化为电能和热能的系统。燃料电池系统原理如图3-1所示,整个燃料电池系统由燃料电池堆、空气供应子系统、氢气供应子系统、水热管理子系统、控制子系统组成。燃料电池堆是整个系统电化学反应的场所,其他子系统主要是相互协调确保燃料电池堆的电化学反应能够正常、高效可靠地工作。燃料电池堆由多个单体电池、隔板、冷却板、进气歧管等构成,是把富氢气体和空气进行电化学反应生成直流电,并同时产生热、水等其他副产物的总成。燃料电池堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。将双极板与膜电极三合一组件 (MEA)交替叠合,各单体之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢,即构成质子交换膜燃料电池堆。氢能技术是一个全球性的发展趋势,在国际上已经形成发展氢能技术的共识。南通氢能技术服务排行榜
燃料电池发动机单位质量能够输出的额定功率,单位为kW/kg或W/kg?质量比功率也称为功率密度,反映燃料电池系统轻量化设计水平,对汽车轻量化设计具有重要意义。体积比功率和质量比功率是燃料电池发动机的重要性能指标,能够反映其系统集成度。经济性是指燃料电池发动机在满足其他方面要求的前提下,尽可能少地消耗能源和成本的性能。经济性指标对于提高燃料电池汽车续驶里程?降低燃料电池发动机和燃料电池汽车的成本并促进其商业化具有重要意义。经济性主要指标包括:额定功率下的发动机效率?额定功率氢消耗率?怠速氢消耗率。有效氢利用率及单位功率成本等。南通氢能技术服务排行榜氢气储存技术的发展可以解决氢能技术的可持续性和经济性问题。
燃料电池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器(DC/DC)、车载氢系统等构成,其中燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统,燃料电池发动机系统结构较为复杂。燃料电池电堆是发动机系统的关键部件,是氢气和氧气发生电化学反应及产生电能的场所。鉴于单个燃料电池单元输出功率较小,实践中通常通过将多个燃料电池单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此,电堆是由双极板与膜电极交替叠合,各单体之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺杆拴牢,构成的复合组件。
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。氢能技术具有高能量密度、能源传输效率高、无污染等优点。
湿膜加湿的过程是空气在与湿膜接触的过程中实现热质的交换。通过改进电池内部结构,使其不需要借助外部设备就能保持膜电极的适当湿度,维持燃料电池的性能。这种技术主要体现在以下两个方面:一是通过増强膜两侧水浓度梯度的方法来增强水由明极向阳极的扩散;二是自増湿电解质膜的研究,通常用在电解质膜内加入和SiO2顆粒的方法,其中起催化氢氧化合生成水的作用, SiO2起儲存水分的作用,在电池缺水时释放出水。通过调节气体流量、湿膜的大小和厚度以及水温来改变湿膜加湿器加湿量的大小,将满足燃料电池工作所需的具有定温度、湿度的气体送入燃料电池。氢能技术可以提高能源利用效率,减少能源资源消耗。郑州氢能技术服务价钱
氢气在绿色制造领域的应用也有着普遍的发展前景。南通氢能技术服务排行榜
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。燃料电池电动汽车的动力系统由燃料电池发动机(发电系统)、辅助动力源、DC/DC变换器、DC/AC逆变器和驱动电动机以及各相应的控制器,再加上机械传动与车辆行驶机构等组成 。南通氢能技术服务排行榜
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