氢燃料在车辆驱动能源方面的应用,起始于把氢燃料电池用作电动车电源。近代的氢燃料电动车的某些性能可满足使用要求,如戴克公司的使用 Mark 900 氢燃料电池的NECAR5 电动车,其电动机输出功率可达 75 k W,较高时速可达 150 km⋅h。但电动车不可能完全取代汽车,主要是因为电池的寿命远短于发动机寿命,而且电动车的较大连续行驶里程受到配备电池数量的限制,一般,电动车装用近百公斤的电池,较大续行驶里程也只 200 km 左右。尤其是对于数量巨大的在用汽车,不可能将其发动机全报废而改用电动机驱动。因此近代专业人员一直致力于将氢气直接作为发动机燃料的研究,一方面适合发动机能源、排放等方面的要求,另一方面又满足汽车连续行驶里程及能利用在用的发动机。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。北京氢能技术服务公司
燃料电池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器(DC/DC)、车载氢系统等构成,其中燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统,燃料电池发动机系统结构较为复杂。燃料电池电堆是发动机系统的关键部件,是氢气和氧气发生电化学反应及产生电能的场所。鉴于单个燃料电池单元输出功率较小,实践中通常通过将多个燃料电池单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此,电堆是由双极板与膜电极交替叠合,各单体之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺杆拴牢,构成的复合组件。北京氢能技术服务公司氢气充电站建设是氢能技术推广的重要环节。
电堆成本&使用成本之前普遍认为膜电极上催化剂铂(Pt)价格过高是制约成本下降的因素,但目前铂的负载量从10mg/cm2降到了0.02mg/cm2,降低了近200倍,和传统车用的三元催化剂的含量差不多。尽管如此,电堆成本依然在1.5~2万/kw这个数量级。一辆B级车若采用30kw的燃料电池系统,则只是发动机需要约50万元。在使用成本方面,目前在美国1kg氢气约70RMB,在日本约55RMB,国内约40RMB。根据上面计算的车辆百公里消耗1kg氢气计算,每公里差不多是0.4元,和汽油车差不多在同一个数量级。和采用锂电池的BEV的0.1元/公里相比还是有差距。4.基础设施。
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。氢能技术可用于汽车、发电和加热等领域,其应用前景广阔。
现有的燃料电池发动机的供气系统是由空压机实现进气压力和进气流量的控制的。供气系统具体依靠空压机或者鼓风机将空气吹进燃料电池发动机的各个电堆中,与供给的氢气进行电化学反应,生成电能和水。氢气来自于高压的氢气罐,经过两次减压之后依然持有一定压力从而顺利进入各个电堆,而空气需要经过空压机的鼓吹才能使得空气附带一定压力而进入各个电堆。空压机需要根据需求功率的变化来调节压缩量,保证电化学反应的均衡性。现有技术存在以下缺陷:这种方式首先需要空压机根据需求功率的变化不断变化工作模式,使得控制趋于复杂,并且空压机的寿命降低,同时会产生较大的噪音,降低车辆舒适性;其次很难保证各个电堆进气压力和进气量的一致性,不利于电化学反应过程的稳定进行,进而造成各电堆的功率不一致;另外,空压机针对变功率的调节较慢,使得发动机的功率响应较慢,进而制约燃料电池发动机全功率覆盖的发展。氢能技术的发展需要解决生产成本高、储存和运输成本高等问题。河北燃料电池发动机系统购买
氢能技术具有清洁、高效、环保等优点,成为未来能源发展的一个热门领域。北京氢能技术服务公司
氢燃料电池车,就是使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应产生电力推动电动机,由电动机驱动的车辆。氢燃料电池车通过化学作用发电产生电能,更像是一个“发电厂”。氢燃料电池车是以氢燃料电池产生的电能为电动机供电,以电动机做的功作为动力的。燃料电池工作电压迅速升高时,碳载体表面的铂催化剂会发生溶解,当工作电压降低时铂催化剂又会沉积下来,反复的电压波动带来催化剂的团聚,造成燃料电池催化剂活性表面积的下降,从而造成性能的下降。希望燃料电池的工作状态是在较高效率点附近。如下图所示,我们从氢气发电效率的角度看,希望至少是在40%以上的区域去利用,否则发电效率低。北京氢能技术服务公司