车用燃料电池具有效率高、启动快、环保性好、响应速度快等优点,是取代汽车内燃机的理想解决方案。燃料电池汽车的较大优点是清洁、无污染,在全球环境保护问题日益突出的现在,燃料电池汽车作为环保型汽车越来越受到人们的重视。为提高燃料电池发动机系统的可靠性,需要对发动机的各系统状态进行实时监控,记录试验数据,分析其运行特性,为发动机控制策略的不断改进提供依据,同时对整车性能进行评估。因此,燃料电池发动机监控系统的开发具有很重要的现实意义。 本系统由软件和硬件两部分组成,如图1所示。它以高性能的dsp为关键,开发出控制燃料电池发动机的嵌入式控制器。氢能技术的发展需要国际社会的合作与支持。连云港燃料电池整车动力系统方案
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。重庆燃料电池整车动力系统厂家生产氢气的多种方法包括水电解、化石燃料重整等。
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 。
燃料电池系统是专门为燃料电池汽车设计,作为其主供电模块的电源系统,具有设计合理、功率密度高、可靠性好、效率高、环境友好等优点。氢气不含有碳,燃烧后不产生CO2。氢气可以通过太阳能、风能等可再生能源获得,被认为是理想的能源或能源载体。氢气作为内燃机燃料时,极易实现稀薄燃烧,排放污染物少,热效率高。早在100 多年前,英国科学家就提出用氢为燃料的理论,但这一理论主要用于利用氢反应发电的原理制成质子交换膜燃料电池。随着氢燃料技术的进一步发展,出现了将氢气直接作为发动机燃料的应用,这种氢燃料发动机驱动的汽车比上述电动车更符合“氢燃料汽车”或“燃氢汽车”的称谓。氢燃料主要用于汽油发动机,国内外都有报道称已研制成 100%使用氢燃料的汽车,但实际应用的氢燃汽车大多采用氢与汽油或柴油混合的燃料。制氢技术的发展可以解决氢能技术的经济性和可持续性问题。
而燃料电池是将“燃料”和“氧气”进行“电化学反应”将化学能先转化为电能,再通过电能驱动车辆。同样都是利用“燃料”和“氧化剂”进行反应但两者有着本质的区别,在内燃机的燃烧反应中电子的运动是无序的,大量的化学能被转化为热能消耗掉了(内燃机的效率约25%)。而在燃料电池的电化学反应中电子是有序移动的(燃料电池的效率可达60%以上),后者的能量利用率更高。自古以来人类利用能源始终是从无序到有序,从不可控到可控的过程,所以若从宏观的角度思考燃料电池代替内燃机应该是一种趋势。除了广为人知的氢以外,甲醇、天然气、煤气都可以成为燃料电池所需的“燃料”,但氢燃料能量密度高、排放清洁性好,依然是较主要的发展方向。氢能技术是一种使用氢作为能源的技术。重庆燃料电池整车动力系统厂家
氢能技术需要建设氢能基础设施,包括氢气生产、储存、运输和加注等环节。连云港燃料电池整车动力系统方案
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。连云港燃料电池整车动力系统方案
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