氧氣供給系統(tǒng),作用是提供反應所需的氧,可以是純氧,也可以用空氣。氧氣供給系統(tǒng)可以用馬達驅動的送風機或者空氣壓縮機,也可以用回收排出余氣的透平機或壓縮機的加壓裝置。水管理系統(tǒng),可以將陰極生成的水及時帶走,以免造成燃料電池失效。對于質子交換膜燃料電池,質子是以水合離子狀態(tài)進行傳導的,需要有水參與,而且水少了還會影響電解質膜的質子傳導特性,進而影響電池的性能。熱管理系統(tǒng),作用是將電池產(chǎn)生的熱量帶走,避免因溫度過高而燒壞電解質膜。燃料電池是有工作溫度限制的。外電路接通形成電流時,燃料電池會因內電阻上的功率損耗而發(fā)熱(發(fā)熱量與輸出的發(fā)電量大體相當)。熱管理系統(tǒng)中還包括泵(或風機)、流量計、閥門等部件。常用的傳熱介質是水和空氣。氫燃料電池車是可持續(xù)交通的重要組成部分。上海氫能源實訓室建設排名
燃料電池系統(tǒng)指用于車輛、游艇、航空航天及水下動力設備等作為驅動動力電源或輔助動力,通過電化學反應過程將反應物(燃料和氧化劑)的化學能轉化為電能和熱能的系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)原理如圖3-1所示,整個燃料電池系統(tǒng)由燃料電池堆、空氣供應子系統(tǒng)、氫氣供應子系統(tǒng)、水熱管理子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)組成。燃料電池堆是整個系統(tǒng)電化學反應的場所,其他子系統(tǒng)主要是相互協(xié)調確保燃料電池堆的電化學反應能夠正常、高效可靠地工作。燃料電池堆由多個單體電池、隔板、冷卻板、進氣歧管等構成,是把富氫氣體和空氣進行電化學反應生成直流電,并同時產(chǎn)生熱、水等其他副產(chǎn)物的總成。燃料電池堆由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合而成。將雙極板與膜電極三合一組件 (MEA)交替疊合,各單體之間嵌入密封件,經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢,即構成質子交換膜燃料電池堆。鹽城氫能技術服務費用氫能技術的發(fā)展需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同配合,形成完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
在燃料電池車中,燃料電池系統(tǒng)由燃料電池組和輔助系統(tǒng)組成。燃料電池堆是關鍵部件,它將化學能轉化為電能為汽車提供動力。燃料電池系統(tǒng)除燃料電池堆外,還有四個輔助系統(tǒng):供氫系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、水管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。供氫系統(tǒng)將氫從氫氣罐輸送到燃料電池堆;由空氣過濾器、空氣壓縮機和加濕器組成的供氣系統(tǒng)為燃料電池堆提供氧氣;水熱管理系統(tǒng)采用單獨的水和冷卻劑回路來消除廢熱和反應產(chǎn)物(水)。通過熱管理系統(tǒng),可以從燃料電池中獲取熱量來加熱車輛的駕駛室等,提高車輛的效率。燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的電力通過動力控制單元(“PCU”)傳到電動機,在電池的輔助下,在需要時提供額外的電力。
為保證燃料電池穩(wěn)定高效運行,同時提高氫氣利用率,通常采用氫氣循環(huán)的方法,即氫氣把電堆內部生成的水帶出后,經(jīng)水氣分離裝置將液態(tài)水分離,再將氫氣循環(huán)送回到電堆陽極重復使用,同時對新鮮氫氣進行加濕。傳統(tǒng)循環(huán)泵在涉氫涉水環(huán)境下,易發(fā)生“氫脆”,氫循環(huán)泵在結構和材料的設計上不同于傳統(tǒng)循環(huán)泵,技術難度要高很多,氫循環(huán)泵需要具備密封設計好(氫氣容易泄露)、耐水性強(經(jīng)過電堆反應后剩余的氫氣帶有少量水蒸氣)、流量大(適應大功率電堆)、壓力輸出穩(wěn)定(低壓轉為高壓)、無油(保證氫氣純度)等特點。氫循環(huán)泵難度較大,目前國內產(chǎn)品處于研發(fā)驗證階段,尚不成熟,國內系統(tǒng)企業(yè)主要是進口德國普旭氫循環(huán)泵,普旭在中國市占率達到90% 。氫氣儲存技術的發(fā)展可以解決氫能技術的可持續(xù)性和經(jīng)濟性問題。
燃料電池發(fā)動機單位質量能夠輸出的額定功率,單位為kW/kg或W/kg?質量比功率也稱為功率密度,反映燃料電池系統(tǒng)輕量化設計水平,對汽車輕量化設計具有重要意義。體積比功率和質量比功率是燃料電池發(fā)動機的重要性能指標,能夠反映其系統(tǒng)集成度。經(jīng)濟性是指燃料電池發(fā)動機在滿足其他方面要求的前提下,盡可能少地消耗能源和成本的性能。經(jīng)濟性指標對于提高燃料電池汽車續(xù)駛里程?降低燃料電池發(fā)動機和燃料電池汽車的成本并促進其商業(yè)化具有重要意義。經(jīng)濟性主要指標包括:額定功率下的發(fā)動機效率?額定功率氫消耗率?怠速氫消耗率。有效氫利用率及單位功率成本等。氫氣在工業(yè)和交通等領域的應用將推動氫能技術的發(fā)展。西藏氫能技術服務標準
制氫過程中利用可再生能源可以實現(xiàn)清潔的能源生產(chǎn)。上海氫能源實訓室建設排名
氫氣子系統(tǒng)的主要噪聲源為氫氣循環(huán)泵或者電控噴氫閥引起的噪聲?其中氫氣環(huán)泵的噪聲主要是由于泵和支架之間的振動引起的低頻噪聲,可以通過修改氫泵橡膠彈性支架剛度特性,控制氫泵振動向車身板件的傳遞,達到降低噪聲的目的?電控噴氫閥的主要噪聲為管道內高壓氫氣的流噪聲以及噴射器本體電磁閥開關閉合的聲音?這兩種聲音都是通過空氣路徑和結構路徑傳播的,因此可以在噴射前后加裝消聲裝置,將噴射裝置與燃料電池發(fā)動機通過橡膠懸掛連接等方式達到降低噪聲的效果?電磁噪聲主要是由燃料電池系統(tǒng)中相關零部件上電機氣隙內的永磁磁場和電樞反應磁場相互作用,而產(chǎn)生徑向電磁力,由于徑向電磁力隨時間?空間發(fā)生變化,使電機殼體?定子鐵心等隨時間產(chǎn)生周期性變化的振動和噪聲?燃料電池系統(tǒng)中的電磁噪聲主要包括空壓機?冷卻水泵產(chǎn)生的低頻噪聲?處理措施:可以通過加強機械結構的低頻隔聲量降低電磁噪聲;采用共振吸收結構實現(xiàn)電磁噪聲的吸收?上海氫能源實訓室建設排名