除電堆以外,燃料電池發(fā)動機還需要一系列輔助系統(tǒng)才能實現(xiàn)其功能。其中控制系統(tǒng)通過高精度調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體的壓力及流量等使得電堆中的反應(yīng)始終維持在輸出功率、溫度、濕度均合適的水平,保證發(fā)動機穩(wěn)定可靠工作;氫氣和空氣供給系統(tǒng)是為電堆提供合適壓力、溫度、濕度、流量的氫氣與空氣;水熱管理系統(tǒng)用于保持燃料電池內(nèi)部水平衡和熱平衡。此外,燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)配備由車載高壓儲氫瓶和配套閥件組成的車載氫系統(tǒng)用于儲存燃料,以及用于實現(xiàn)燃料電池與整車高壓之間解耦的DC/DC變換器。根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》,氫能將成為中國能源體系重要組成部分,2050年能源體系中占比約10%,氫氣需求量達6000萬噸,加氫站10000座以上,氫燃料汽車產(chǎn)量達500萬輛/年,行業(yè)發(fā)展前景廣闊。氫能技術(shù)的應(yīng)用面普遍,不只可以用于交通運輸,還能用于制造、能源等多個領(lǐng)域。深圳氫能技術(shù)服務(wù)解決方案
燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置,它是按電化學(xué)原理,即原電池工作原理,等溫的把貯存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,因而實際過程是氧化還原反應(yīng)。燃料電池主要由四部分組成,即陽極、陰極、電解質(zhì)和外部電路。燃料氣和氧化氣分別由燃料電池的陽極和陰極通入。燃料氣在陽極上放出電子,電子經(jīng)外電路傳導(dǎo)到陰極并與氧化氣結(jié)合生成離子。離子在電場作用下,通過電解質(zhì)遷移到陽極上,與燃料氣反應(yīng),構(gòu)成回路,產(chǎn)生電流。同時,由于本身的電化學(xué)反應(yīng)以及電池的內(nèi)阻,燃料電池還會產(chǎn)生一定的熱量。電池的陰、陽兩極除傳導(dǎo)電子外,也作為氧化還原反應(yīng)的催化劑。南通燃料電池整車動力系統(tǒng)費用氫能技術(shù)的發(fā)展需要借助科技創(chuàng)新和政策支持。
氧氣供給系統(tǒng),作用是提供反應(yīng)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(qū)動的送風(fēng)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(zhì)子交換膜燃料電池,質(zhì)子是以水合離子狀態(tài)進行傳導(dǎo)的,需要有水參與,而且水少了還會影響電解質(zhì)膜的質(zhì)子傳導(dǎo)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(zhì)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(nèi)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(dāng))。熱管理系統(tǒng)中還包括泵(或風(fēng)機)、流量計、閥門等部件。常用的傳熱介質(zhì)是水和空氣。
氫燃料電池(電動)汽車的關(guān)鍵所在和奧秘之處,在于它的動力來源—氫燃料電池近乎完美和非常理想的工作原理與機制,它名義上叫“電池”,而實質(zhì)上是一種基于化學(xué)原理,將作為“燃料”(并沒燃燒)的氫氣和空氣中的氧化劑反應(yīng)生成化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置—氫氣發(fā)電機。燃料電池早期主要應(yīng)用于航天和目的,后來,鑒于其巨大的潛在優(yōu)勢和應(yīng)對日趨嚴重的交通環(huán)境污染,人們有研究將它應(yīng)用于汽車動力裝置,經(jīng)過這數(shù)十年科學(xué)家和科技人員扎扎實實的埋頭探索和反訴試驗研究,如今,世界上氫燃料電池汽車的技術(shù)進步飛快,成果明顯,有效超出了許多人的預(yù)想,已經(jīng)展現(xiàn)出光明的發(fā)展前景。在電動汽車依舊燒車的關(guān)鍵技術(shù)障礙久攻不下的困擾下,氫燃料電池汽車的確給人們來帶一種“眼前一亮”的感覺。氫能技術(shù)的實現(xiàn)需要相關(guān)單位、工業(yè)和學(xué)術(shù)界的合作與支持。
燃料電池電動汽車的動力系統(tǒng)由燃料電池發(fā)動機(發(fā)電系統(tǒng))、輔助動力源、DC/DC變換器、DC/AC逆變器和驅(qū)動電動機及各相應(yīng)的控制器,機械傳動與車輛行駛機構(gòu)等組成。燃料電池的反應(yīng)機理是將燃料中的化學(xué)能不經(jīng)過燃燒直接轉(zhuǎn)化為電能,即通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,實際上就是電解水的逆過程,通過氫氧的化學(xué)反應(yīng)生成水并釋放電能。電化學(xué)反應(yīng)所需的還原劑一般采用氫氣,氧化劑則采用氧氣,因此較早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料,氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。燃料電池的反應(yīng)不經(jīng)過熱機過程,因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受卡諾循環(huán)的限制,能量轉(zhuǎn)化效率高;它的排放主要是水非常清潔,不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。因此,燃料電池技術(shù)的研究和開發(fā)備受各國相關(guān)單位與大公司的重視,被認為是21世紀的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)之一。目前,氫能技術(shù)已經(jīng)在交通、制造、能源等領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。深圳氫能技術(shù)服務(wù)解決方案
氫氣燃料電池汽車的推廣需要建立完善的充電基礎(chǔ)設(shè)施。深圳氫能技術(shù)服務(wù)解決方案
燃料電池汽車空壓機的類型:目前常用的空壓機類型有渦旋式、螺桿式、活塞式、離心式、羅茨式和滑片式。1)渦旋式空壓機容積效率較高,壓力和流量可連續(xù)調(diào)整,高效率工作區(qū)較寬,但質(zhì)量和體積較大;在豐田、UTC等公司的燃料電池中已有應(yīng)用。2)螺桿式空壓機的工作原理是利用螺旋齒相互嚙合;螺杄嚙合線把螺旋槽分割成多個密封工作腔,螺桿轉(zhuǎn)動,密封腔在一端形成,不斷向另一端移動。螺桿式空壓機又分為雙螺杄和單螺桿兩種。滑片式空壓機是容積式旋轉(zhuǎn)壓縮機。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,滑片受離心力的作用從槽中甩出,其端部緊貼在氣缸內(nèi)表面上,把月牙形的空間分割成若干扇形小室,稱之為基元。隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn),基元容積從大到小周而復(fù)始地變化,由此達到壓縮氣體的目的。深圳氫能技術(shù)服務(wù)解決方案