扬州燃料电池发动机系统方案

截至2020年底，全球氢燃料电池汽车保有量为32535辆，同比增长38%，韩国保有量达10906辆，位居全球一，美国为8931辆，我国氢燃料电池汽车保有量为7352辆排第三。燃料电池汽车关键关键部件或材料主要包括发动机、电堆和膜电极。从成本上看，燃料电池电堆约占燃料电池发动机的55%，而膜电极约占燃料电池电堆的65%。2020年，燃料电池商用车价格约为200万/辆，随着燃料电池系统生产规模化与燃料电池电堆关键零部件国产化，预计燃料电池汽车销售价格将以每年10%的幅度下降。燃料电池发动机系统：氢燃料电池汽车的关键为燃料电池发动机系统，关系着整车运行的安全性，对燃料电池汽车是否具备成熟、可靠的性能表现具有重要影响。制氢过程中利用可再生能源可以实现清洁的能源生产。扬州燃料电池发动机系统方案

实际应用较多的氢燃料发动机，是将氢与汽化的汽油或柴油混合后再燃用，氢在混合燃料中占30%∼85%。汽油箱中的汽油通过化油器向发动机提供，在不使用氢燃料时与传统燃料系统相同。附加的氢燃料供给系统由甲醇容器、氢发生器、控制阀、压力表等组成，氢发生器串接在排气管上。甲醇容器中的甲醇进入氢发生器之后，在废气余热和催化剂作用下裂解生成氢。在发动机汽缸真空度作用下，生成的氢被吸入化油器与汽油混合，混合燃料的浓度可通过化汽器各个阀控制。国内氢发生器所用的催化剂一般含有镍、铂钯、钾和铝等元素，发动机排气管中的废气余热为 300℃~780℃。对 492QA2 汽油机作台架及道路试验表明，发动机使用掺氢汽油后在燃油经济性和废气排放方面有明显改善，而动力性与燃用纯汽油时基本相同。表 1 是一些汽油发动机使用不同燃料时的怠速排放对比。扬州燃料电池发动机系统方案氢燃料电池技术可以提高汽车的能源利用效率。

燃料电池系统指用于车辆、游艇、航空航天及水下动力设备等作为驱动动力电源或辅助动力,通过电化学反应过程将反应物(燃料和氧化剂)的化学能转化为电能和热能的系统。燃料电池系统原理如图3-1所示,整个燃料电池系统由燃料电池堆、空气供应子系统、氢气供应子系统、水热管理子系统、控制子系统组成。燃料电池堆是整个系统电化学反应的场所,其他子系统主要是相互协调确保燃料电池堆的电化学反应能够正常、高效可靠地工作。燃料电池堆由多个单体电池、隔板、冷却板、进气歧管等构成,是把富氢气体和空气进行电化学反应生成直流电,并同时产生热、水等其他副产物的总成。燃料电池堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。将双极板与膜电极三合一组件 (MEA)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紧固拴牢,即构成质子交换膜燃料电池堆。

目前国内燃料电池系统的使用寿命一般在3000~5000小时左右，国外技术较为公司的产品可达10000小时左右。导致电堆寿命衰减主要由电堆老化、辅助系统因素、环境因素等方面引起。希望提升燃料电池整体寿命是一项系统工程。电堆老化包括：质子交换膜衰退、催化剂层衰退、碳基腐蚀、双极板退化等。辅助系统因素包括：空气压缩机滤油能力不佳、增湿器加湿能力不佳、热管理能力不佳等。环境因素包括：工作温度、气压条件、运行工况等。例如：燃料电池的输出功率主要由燃料供给速率决定，也就是氢气和氧气的供给能力。氢气由于存储于高压瓶内，本身处于高压状态，故可以实现高的供给效率，而空气需要由空气压缩机压缩加压再输入，在燃料电池的全生命周期里进风量可达50万m³以上，若空压机不具备良好的滤油能力，长期使用将有大量杂质损伤膜电极组件(MEA)。氢气可以用于发电、制热、制冷、发动机等领域。

燃料电池车由于其简单性和灵活性而具有普遍的应用场景。燃料电池车和电动车都是为了促进零排放和可持续交通系统所采用的传统燃油车的替代方案。如图14所示，许多国家都出台了禁止燃油车的政策 106 。使用燃料电池车和电动车这类的清洁能源汽车已经成为不可否认的未来趋势。与燃料电池车相比，纯电动车的开发和应用在大多数场景中更加成熟，但由于电池重量和续航里程问题而受到限制。纯电动车的真实环境续航里程通常比其官方公布的实验路况下的续航里程有较大的折扣。电池性能也容易受到外界环境的影响，低温对续航里程影响较大 。氢能技术具有能量密度高、稳定性好、无排放等特点。南通燃料电池发动机系统咨询

燃料电池发电技术可以增加发电能源的绿色部分，降低环境污染。扬州燃料电池发动机系统方案

燃料电池电动汽车是利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不同。燃料电池汽车的结构有多种形式，按照驱动形式可分为纯燃料电池驱动和混合驱动两种形式。目前，燃料电池电动汽车绝大多数采用混合式燃料电池驱动系统，即以燃料电池系统作为主动力源，同时增加了蓄电池组或超级电容作为辅助动力源。燃料电池可以只满足持续功率的需求，借助辅助动力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率，在制动时可以将回馈的能量存储在辅助动力源中。扬州燃料电池发动机系统方案

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