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。氢气可以在遥远的未来成为全球能源的主要组成部分。氢能源实训室建设公司
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。成都燃料电池整车动力系统厂氢能技术可用于汽车、发电和加热等领域,其应用前景广阔。
燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。
作为能量转换装置的氢燃料电池根据电化学原理将储存在氢气和氧气中的化学能直接转化为电能。因此,其实际过程是氧化还原反应。氢燃料电池主要由4部分组成,即阴极、阳极、外部负载和电解质。氢气和氧气分别通过氢燃料电池的阳极流道和阴极流道进入电池内部,经过气体扩散后到达电极催化层。氢气在阳极上失去电子,电子通过外部负载流到阴极与氧气结合生成离子。氢燃料电池发动机系统组成:氢燃料电池系统由电堆、空气供给系统、氢气供给系统、水热管理系统、电控系统组成。氢燃料电池的集成设计目标是将氢燃料电池零部件按照工作原理及设计要求,布置在氢燃料电池电堆周边合理的位置,通过支架、硅胶管和壳体机械结构将各个子系统零部件合理的连接起来,组成一个刚性整体,之后完成氢燃料电池发动机的集成。氢气燃料综合成本高,提高能源效率可以促进成本下降。
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 。中国已经提出了发展氢能产业的倡议,积极推动氢能技术的应用和推广。海南燃料电池整车动力系统工厂
氢气车的维护成本相对较低,具有较高的经济性和可持续性。氢能源实训室建设公司
燃料电池发动机,将氢和氧经过电化学反应将化学能转变成电能的发动机系统。一般包括燃料电池堆、气体输配和回收系统、散热和加湿系统、监测和控制系统、氢气安全系统、辅助电源、电能输出系统。可用于车辆、航空航天和水下等装置的驱动动力电源和辅助动力。因为燃料电池和锂电池都被称为电池,所以大家一般喜欢拿它俩进行比较,但将燃料电池称为燃料电池发动机似乎更容易被理解,并且拿它与内燃机进行比较更为适合一些。二十世纪的汽车工业毫无疑问是内燃机的天下,以汽油、柴油或天然气为燃料,通过“燃料”和“氧气”燃烧(化学反应)将化学能转为机械能驱动车辆。氢能源实训室建设公司