無錫氫能源實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案

燃料電池系統(tǒng)指用于車輛、游艇、航空航天及水下動(dòng)力設(shè)備等作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電源或輔助動(dòng)力，通過電化學(xué)反應(yīng)過程將反應(yīng)物(燃料和氧化劑)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能的系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)原理，整個(gè)燃料電池系統(tǒng)由燃料電池堆、空氣供應(yīng)子系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)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(gè)系統(tǒng)電化學(xué)反應(yīng)的場所,其他子系統(tǒng)主要是相互協(xié)調(diào)確保燃料電池堆的電化學(xué)反應(yīng)能夠正常、高效可靠地工作。燃料電池堆由多個(gè)單體電池、隔板、冷卻板、進(jìn)氣歧管等構(gòu)成，是把富氫氣體和空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)生成直流電，并同時(shí)產(chǎn)生熱、水等其他副產(chǎn)物的總成。燃料電池堆由多個(gè)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(gòu)成質(zhì)子交換膜燃料電池堆?？刂茪錃庵苽涑杀臼菤淠芗夹g(shù)推廣的重要技術(shù)難題。無錫氫能源實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案

燃料電池系統(tǒng)指用于車輛、游艇、航空航天及水下動(dòng)力設(shè)備等作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電源或輔助動(dòng)力,通過電化學(xué)反應(yīng)過程將反應(yīng)物(燃料和氧化劑)的化學(xué)能轉(zhuǎn)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(gè)燃料電池系統(tǒng)由燃料電池堆、空氣供應(yīng)子系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)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(gè)系統(tǒng)電化學(xué)反應(yīng)的場所,其他子系統(tǒng)主要是相互協(xié)調(diào)確保燃料電池堆的電化學(xué)反應(yīng)能夠正常、高效可靠地工作。燃料電池堆由多個(gè)單體電池、隔板、冷卻板、進(jìn)氣歧管等構(gòu)成,是把富氫氣體和空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)生成直流電,并同時(shí)產(chǎn)生熱、水等其他副產(chǎn)物的總成。燃料電池堆由多個(gè)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(gòu)成質(zhì)子交換膜燃料電池堆。遼寧燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開發(fā)氫能技術(shù)的應(yīng)用還需要考慮成本和效率等問題。

常見的氫燃料電池有PEMFC（質(zhì)子交換膜燃料電池）和SOFC（固態(tài)氧化物燃料電池)兩類。由于SOFC屬于高溫燃料電池，需要在500℃以上的溫度工作，并隨之帶來啟動(dòng)時(shí)間長，部件壽命短的問題，因此不太適宜應(yīng)用于普通的汽車產(chǎn)品上。目前絕大多數(shù)情況下，提到的燃料電池汽車指的是采用了PEMFC技術(shù)（工作溫度約70℃）的車型。雖然燃料電池被給予了厚望，但從目前的情況看燃料電池在性能、壽命、成本以及基礎(chǔ)設(shè)施成熟度上都存在著不小的瓶頸，分別導(dǎo)致了“不好用”、“不耐用”、“用不起”、“用不了”的問題。加氫站的建設(shè)成本非常高，一個(gè)站點(diǎn)預(yù)計(jì)需要投入500萬以上，投資回收期很長。短期內(nèi)增多加氫站數(shù)量也是較為困難的。

對于采用輔熱達(dá)到冷啟動(dòng)的燃料電池系統(tǒng)，在低溫啟動(dòng)時(shí)都要求外界快速給予足夠電能去升溫。除了外接電源外，一能夠提供電能的就是動(dòng)力電池部分了。這對動(dòng)力電池的低溫性能是個(gè)考驗(yàn)。動(dòng)力電池多數(shù)都有充放電次數(shù)的要求。關(guān)于動(dòng)力鋰電池電芯循環(huán)使用次數(shù)國家強(qiáng)制要求必須要在1000次以上，磷酸鐵鋰一般可以做到2000次，而三元鋰離子電池一般也能1000次以上。電池循環(huán)次數(shù)是以周期來計(jì)算的，也可以反過來說鋰離子電池充電周期是以循環(huán)次數(shù)來計(jì)算的。假設(shè)鋰離子電池的壽命是500個(gè)充電周期。怎么才能算作是一個(gè)充放電周期呢？一個(gè)充電周期意味著鋰離子電池的所有電量由滿用到空，再由空充到滿的過程，這并不等同于充一次電。所謂的500次，是指鋰離子電池廠家在恒定的放電深度（80%）實(shí)現(xiàn)了625次左右的可充次數(shù)，達(dá)到了500個(gè)充電周期。再來個(gè)算式就更清楚了：625×80%＝500.（忽略鋰離子電池容量減少等因素）。氫能技術(shù)的應(yīng)用面普遍，不只可以用于交通運(yùn)輸，還能用于制造、能源等多個(gè)領(lǐng)域。

考慮到燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)自身的特點(diǎn)結(jié)合常用的可靠性評價(jià)指標(biāo),選定平均初次故障時(shí)間?平均故障間隔時(shí)間和平均修復(fù)時(shí)間三個(gè)指標(biāo)?（1）、平均初次故障時(shí)間，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在初次故障前所運(yùn)行的時(shí)間的平均值,單位為h?（2）、平均故障間隔時(shí)間，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生相鄰兩次故障之間所運(yùn)行時(shí)間的平均值,單位為h。（3）、平均修復(fù)時(shí)間，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)故障所用時(shí)間的平均值,單位為h?質(zhì)子交換膜燃料在平穩(wěn)工作時(shí)壽命可以高達(dá)到100000h,但是在汽車應(yīng)用中,往往無法達(dá)到上述期望值?燃料電池汽車耐久性主要受燃料電池性能衰退和壽命極限影響?燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)壽命,以額定功率輸出衰減到原來的90%的工作時(shí)間來評價(jià),單位為h?氫氣燃料綜合成本高，提高能源效率可以促進(jìn)成本下降。常州燃料電池整車動(dòng)力系統(tǒng)企業(yè)

氫能技術(shù)是一種使用氫作為能源的技術(shù)。無錫氫能源實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案

并聯(lián)式的燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)建通常在燃料電池和電機(jī)控制器之間安裝了一個(gè)DC/DC變換器,燃料電池的端電壓通過DC/DC變換器的升壓或降壓來與系統(tǒng)直流母線的電壓等級進(jìn)行匹配。這種系統(tǒng)與上述構(gòu)架不同之處還在于,這種動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)沒有考慮能量的回饋回收,因此系統(tǒng)雖然簡單,但效率比較低下。盡管系統(tǒng)直流母線的電壓與燃料電池功率輸出能力之間不再有耦合關(guān)系,但DC/DC變換器必須將系統(tǒng)直流母線的電壓維持在較適宜電機(jī)系統(tǒng)工作的電壓點(diǎn)(或范圍),對于交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),通常還需要安裝一個(gè)DC/AC轉(zhuǎn)換器。目前這類構(gòu)架系統(tǒng)只在一些小型或者實(shí)驗(yàn)的車上使用。無錫氫能源實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案

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