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及各相应的控制器,机械传动与车辆行驶机构等组成。燃料电池的反应机理是将燃料中的化学能不经过燃烧直接转化为电能,即通过电化学反应将化学能转化为电能,实际上就是电解水的逆过程,通过氢氧的化学反应生成水并释放电能。电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此较早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。燃料电池的反应不经过热机过程,因此其能量转换效率不受卡诺循环的限制,能量转化效率高;它的排放主要是水非常清洁,不产生任何有害物质。因此,燃料电池技术的研究和开发备受各国相关单位与大公司的重视,被认为是21世纪的洁净、高效的发电技术之一。氢气发电的效率高、排放少、无噪音等特点,可以被普遍应用。辽宁氢能源实训室建设费用
氢气子系统的主要噪声源为氢气循环泵或者电控喷氢阀引起的噪声。其中氢气环泵的噪声主要是由于泵和支架之间的振动引起的低频噪声,可以通过修改氢泵橡胶弹性支架刚度特性,控制氢泵振动向车身板件的传递,达到降低噪声的目的。电控喷氢阀的主要噪声为管道内高压氢气的流噪声以及喷射器本体电磁阀开关闭合的声音。这两种声音都是通过空气路径和结构路径传播的,因此可以在喷射前后加装消声装置,将喷射装置与燃料电池发动机通过橡胶悬挂连接等方式达到降低噪声的效果。电磁噪声主要是由燃料电池系统中相关零部件上电机气隙内的永磁磁场和电枢反应磁场相互作用,而产生径向电磁力,由于径向电磁力随时间、空间发生变化,使电机壳体、定子铁心等随时间产生周期性变化的振动和噪声。燃料电池系统中的电磁噪声主要包括空压机、冷却水泵产生的低频噪声。处理措施:可以通过加强机械结构的低频隔声量降低电磁噪声;采用共振吸收结构实现电磁噪声的吸收。海南燃料电池整车动力系统开发氢气在绿色制造领域的应用也有着普遍的发展前景。
在燃料电池车中,燃料电池系统由燃料电池组和辅助系统组成。燃料电池堆是关键部件,它将化学能转化为电能为汽车提供动力。燃料电池系统除燃料电池堆外,还有四个辅助系统:供氢系统、供气系统、水管理系统和热管理系统。供氢系统将氢从氢气罐输送到燃料电池堆;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)。通过热管理系统,可以从燃料电池中获取热量来加热车辆的驾驶室等,提高车辆的效率。燃料电池系统产生的电力通过动力控制单元(“PCU”)传到电动机,在电池的辅助下,在需要时提供额外的电力。
燃料电池系统的主要研究热点包括:使用轻质材料,优化设计,提高燃料电池系统的比功率;提高PEMFC系统快速冷启动能力和动态响应性能;研究具有负荷跟随能力的燃料处理器;对电池或超级电容、氢气存储进行系统优化设计,提高系统的效率和调峰能力,回收制动能量等。 燃料电池系统除燃料电池本体(发电系统)外,还有一些周围装置,包括燃料重整供应系统、氧气供应系统、水管理系统、热管理系统、直流-交流逆变系统、控制系统、安全系统等。燃料重整供应系统,作用是将外部供给的燃料转化为以氢为主要成分的燃料。如果直接以氢气为燃料,供应系统可能比较简单。若使用天然气等气体碳氢化合物或者石油、甲醇等液体燃料,需要通过水蒸气重整等方法对燃料进行重整。而用煤炭作燃料时,则要先转换为以氢和一氧化碳为主要成分的气体燃料。用于实现这些转换的反应装置分别称为重整器、煤气化炉等。氢气制氨技术是一种普遍应用于化学工业的氢能技术。
氢气管道应采用无缝金属管道,禁止采用铸铁管道,管道的连接应采用焊接或其他可有效防止氢气泄漏的连接方式。管道应采用密封性能好的阀门和附件,管道上的阀门宜采用球阀、截止阀。阀门材料的选择应符合GB50177-2005中表12.0.3的规定,管道上法兰、垫片的选择应符合GB50177-2005中表12.0.4的规定。管道之间不宜采用螺纹密封连接,氢气管道与附件连接的密封垫,应采用不锈钢、有色金属、聚四氟乙烯或氟橡胶材料,禁止用生料带或其他绝缘材料作为连接密封手段。尾排氢气要求:燃料电池发动机的尾排氢气一般与空气尾排混合稀释后由尾排管排出,排放氢气浓度要求低于炸裂极限,一般要求小于2%。氢气可以在遥远的未来成为全球能源的主要组成部分。海南燃料电池整车动力系统开发
氢能技术的发展不只需要技术创新,还要考虑政策法规和市场环境等因素。辽宁氢能源实训室建设费用
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