浅谈燃料电池及其在摩托车上的应用

一、什么叫燃料电池传统电池分为原电池(也称一次性电池)和充电电池(也称二次电池)两种。所谓原电池,就是将化学反应物质存放在电池中,当电池接通负载工作时,反应物质发生化学反应产生电能,直到反应物质全部耗尽时,原电池就再也不能发生电能了,即电池报废。充电电池则是利用外部供给的电能,通过逆向反应,让电池再生成化学反应物质,即将电能储存在电池中使其再发电,实现反复充、放电的使用功能。而燃料电池则是一种利用化学反应直接产生电能的装置。只要向阳极(负极)不断供给燃料,如氢气,向阴极(正极)不断供给燃料,如氧气(或由空气提供),这样就可以在电极上连续发生电化学反应,并产生电流。单个燃料电池块的电压小于Ⅳ,因而要将多个燃料电池块组合在一起,制成电池堆,并根据电压和电流的需要将电池堆进行串联或并联,以产生足够的电力。     

丰田Mirai氢燃料电池汽车解析(上)

正丰田Mirai四门轿车于2014年12月15日在日本正式上市是丰田汽车公司的第一款氢燃料电池汽车。丰田燃料电池系统将诸如燃料电池堆和高压氢气罐等混合动力技术与燃料电池技术相结合。燃料电池汽车有效地将发电所需的氢气和空气输送到燃料电池,产生电能,并利用电能驱动汽车的牵引电机。高压电零部件包括带电机的燃料电池空气压缩机、空调电动压缩机、燃料电池逆变器、燃料电池堆、燃料电池冷却水泵、燃料电池水泵与氢气泵逆变器、带电机的燃料电池汽车变速器和带转换器的逆变器供电。所有其他常规的汽车电气,如前大灯、音响和仪表都是由一个单独的12V辅助电池供电。在Mirai中设计了许多安全措施,以确保大约244.8V的燃料电池汽车镍氢动力蓄电     

车用燃料电池发动机NVH试验方法分析

燃料电池发动机作为燃料电池汽车的动力核心,在运行过程中需要空压机高速旋转和氢气子循环系统工作保证燃料电池堆持续发电。文章基于简易噪声测试和半消声室噪声测试方法,介绍了两种测试燃料电池发动机工作时噪声、振动与声振粗糙度（NVH）性能的试验方法,为现阶段行业内针对燃料电池发动机的NVH试验方法提供借鉴。     

燃料电池汽车步入发展快车道（二）

车用燃料电池的燃料出现多样化燃料电池是以氢气和氧气为原料,利用它们在高温下发生化学反应产生电能的原理制成的装置。质子交换膜燃料电池是目前汽车领域呼声较高的一代动力装置。燃料电池所需的氧气可以从空气中获得,较大的技术难点在于怎样获得所需的燃料——氢气。燃料电池汽车将以多快的速度在全世界普及,取决于所使用的氢燃料的类型。质子交换膜燃料电池目前主要包括氢质子交换膜燃料电池、甲醇重整燃料电池和天然气或汽油重整燃料电池等类型(见表2)。氢:从环保角度来看,理想的解决方案是使用纯净的氢气,然而,尽管氢的比能量最高可达到120.7kJ/g,但是由于氢在常温下为气体,而且单位体积的能量密度小,若使燃料电池汽车行驶里程达到500km,则在常温常压下需要约36m~3的氢气,若用在小轿车上,这将需要很大的存储空间,显然这是不现实的,并且还要以很大的成本在世界各地建立一套新的燃料供应系统。目前解决办法主要有压缩氢气、液化氢气以及合金储氢。压缩氢气就是将氢气比正     

采用直接氢气系统供电的燃料电池汽车

燃料电池是一种高风险、高回报的技术。燃料电池汽车能够提供一种可靠的汽车动力源，具有电动汽车的安静、高效和零排放等特点，同时又不受蓄电池特有的行程限制。 燃料电池是一种能量转换装置，通过氢气和氧气以电化学方式由化学能转化为电能，唯一的产物是水。其产生的电能可用来驱动汽车上的电动牵引电机，与电池供电的电动汽车功能相似。 目前，大批量生产燃料电池汽车所面临的最大困难是如何将氢气注入燃料电池组中。有 2种方法供选择：一是直接将氢气储存在车上；二是用液体燃料汽油或甲醇在车上生成氢气。直接氢气法对环境的益处最大…     

Honda投产新型燃料电池车“FCX Clarity”

FCX Clarity在Honda汽车新车型中心生产,该汽车研发中心增设了燃料电池车专用的总装生产线,进行燃料电池车特有的组装加工,例如燃料电池堆及氢气罐的安装等。其核心技术燃料电池堆由Honda生产技术株式会社生产。特别是对制造精度要求很高的电池单元工序,     

高分子电解膜燃料电池(一)

燃料电池是把水电解成为氧气和氢气的逆过程.在1839年,英国科学家Sir William Robert Grove发现氢气和氧气能够再结合产生水和电流,这也就是燃料电池的诞生.尽管现在有多种燃料电池,但高分子电解膜燃料电池是车用燃料电池中的领先者,被全球汽车制造商认为是传统内燃机的替代物.     

燃料电池发动机用金属流场板电堆性能的试验研究

对某型金属流场板燃料电池电堆进行了性能试验,对其特性曲线和单电池一致性进行了分析。结果表明,该电堆最大功率27.5 kW,对应电压78 V,单电池一致性随着电流负载的增大而下降。对比该电堆与某石墨流场板燃料电池电堆表明,在相同电流密度下前者单电池电压低于后者,但单电池一致性比后者好。     

燃料电池客车电池成本及推广难题解读

正燃料电池客车成本中最关键的是燃料电池系统成本。而燃料电池系统成本由燃料电池堆、空气供给系统、氢气供给系统、冷却排水系统及电能控制系统等部分组成,其中,电池堆成本占比高达61%。电池堆成本则由催化剂、质子交换膜、双极板和气体扩散层组成,其中,催化剂成本占比高达53%,其它材料占比较为平均,约为10%左右。     

一种多功能燃料电池堆实验台的研发

针对目前商业化燃料电池堆测试平台难以满足研发测试要求的现状,如空气和氢气供应系统不能实现车用燃料电池堆供气湿度和电压主动调节等功能,基于清华团队多年燃料电池系统研究成果,研发了多功能燃料电池堆测试平台。该平台不仅能较准确地为燃料电池堆提供接近车用实际运行工况的宽范围工作条件,且因增添了集成阳极和阴极出口背压主动调节功能和阴阳极双循环功能,实现了研究所需的燃料电池堆输出特性。     

车用质子交换膜燃料电池水分布分析

对车用质子交换膜燃料电池进行水管理能够提高电池的性能,对于氢燃料电池车的推广具有重要意义。了解质子交换膜燃料电池中水浓度分布的规律是对电池进行水管理的基础,文章对电池工作温度及放电电压对水浓度分布的影响进行了探究,首先依托COMSOL Multiphysics搭建直流道质子交换膜燃料电池单体模型;其次分别改变单体电池模型的工作温度以及放电电压,对模型进行仿真计算,得到不同电池工作温度及放电电压下电池中水分布的规律。结果表明,随着温度的升高,质子交换膜表面的含水量下降;放电电压升高时,质子交换膜表面的水含量大幅下降。在实际应用中,应在适宜范围内尽量提高电池的工作温度,综合考虑电池性能问题,采用较低的工作电压,这有利于保持电池内部的水平衡。     

高功率薄型金属双极板质子交换膜燃料电堆研究

对高功率车用薄型金属双极板PEM燃料电堆模块进行测试研究,电堆模块表现出良好的特性。在工作电流50～120A的窗口区间内,单池电压具有相对最好的均匀一致性。在320A放电电流下,使用纯氢/氧气的电堆输出功率比使用氢/空气高出约10%。对4单体薄型金属双极板燃料电池短堆进行耐久性测试,累计超过2900h,平均单池电压衰减率约为10mV/1000h。     

燃料电池汽车的发展与展望

正燃料电池汽车将燃料电池中氢气和氧气进行化学作用,反应过程中产生的能量能直接转化成汽车所需的稳定的电能,一直到燃料耗尽为止;其化学反应结束生成物只有水,没有其他污染物产生。因此燃料电池汽车的绿色环保、续驶里程长等优势让全世界对其充满憧憬,让我们一起期待燃料电池汽车的发展和未来,希望它终有一天可以取代目前的内燃机引擎。     

燃料电池汽车的核心技术

被誉为新一代环保车型的燃料电池汽车可不使用传统化石燃料,而以来源丰富的氢气作为燃料,运行后的排放物只有水,且不排放CO2。燃料电池汽车通过电机驱动车辆,可兼顾静音性与良好的行驶性能,燃料填充时间较短,并能确保与内燃机汽车相近的续航里程。各汽车制造商目前正在积极开展针对燃料电池汽车的研发与推广工作。介绍了丰田公司燃料电池系统(TFCS)及燃料电池堆的结构、设计与控制。着重阐述了燃料电池系统的1项核心技术,即“水管理控制技术”,以及基于燃料电池堆的设计过程与燃料电池堆内部状态的可视化及计测技术。     

燃料电池

车神： 你们好！请教几个问题，请不啬赐教： 1．燃料电池是怎么样工作的？是不是利用氢气和氧气燃烧放出的热来发电？     

运行工况对PEMFC性能与水含量的影响分析

本文中利用燃料电池单体可视化测试平台和水平衡模型研究质子交换膜燃料电池的性能与水含量的关系和影响因素。首先，给出燃料电池水平衡模型；接着，搭建燃料电池单体可视化测试平台；最后，对进气温度与湿度和氢气与空气的化学计量比对燃料电池的电化学交流阻抗谱、电压和水含量的影响进行测试，并分析其影响因素。     

浅析车用质子交换膜燃料电池发动机的关键技术

<正>随着化石能源的日益枯竭及温室效应等环境问题的日益严重,新能源汽车迎来了新的发展机遇,以锂离子电池为核心的纯电动汽车迎来了快速发展阶段,然而人们在寻求更加清洁的能源道路上并没有停歇。氢能是一种清洁高效、来源广泛的最理想能源之一。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是以氢气和氧气为原料将化学能转化为电能的装置,是一种高效环保的发电方式,与驱动电机相结合即可成为车用燃料电池发动机。燃料电池发动机因其在效率、环保、噪声等方面具有明显优势,被认为是新能源汽车的理想动力源之一,燃料电池汽车已成为当今世界的研究热点。     

汽车电子：郡士开发出使用固体电解质的新型氢气传感器

郡士（GUNZE）开发出使用固体电解质的新原理氢气传感器。与目前的接触燃烧式氢气传感器相比，具有不需加热、耗电低以及响应时问短等特点。目标用途为燃料电池汽车、固定式燃料电池以及氢气站等使用氢气的领域。作为固体电解质，沿用了PEFC（高分子固体电解质型燃料电池）一般使用的全氟磺酸类聚合体。然后再附加铂金类催化剂构成。与燃料电池构成相似，但不同之处是不使用氧极和氧气。氢气（H2）在催化剂的作用下分离成氢离子（H^＋）和电子，氢离子穿过固体电解质逸出，因此可以检测出其浓度。     

考虑燃料电池衰退的FCHEV反馈优化控制策略

为了提高插电式燃料电池混合动力汽车的经济性和燃料电池耐久性，在构建燃料电池衰退模型的基础上，制定等效氢气消耗最小（ECMS）的反馈优化控制策略。ECMS反馈优化控制策略中目标价值函数的等效氢气消耗除包括燃料电池氢气消耗和动力电池等效氢气消耗外，还将燃料电池开路电压衰退转化成等效的氢气消耗加入到目标价值函数之中，以电机需求功率P_m、动力电池SOC值为状态变量，动力电池目标功率为控制变量，取使目标价值函数最小的动力电池目标功率作为参考动力电池目标功率输出，并根据反馈的燃料电池电压衰退速率对燃料电池系统输出功率限制变化值ΔP_f进行动态调整，最终得到燃料电池目标功率。通过MATLAB/Simulink建立插电式燃料电池汽车前向仿真模型，采用城市道路循环（UDDS）工况进行验证。研究结果表明：相比基于规则的能量管理策略，电量保持（CS）阶段采用ECMS反馈优化控制策略，氢气消耗量降低2.6%，同时燃料电池的开路电压衰退降低4.1%，基于ECMS的反馈优化控制策略相比基于规则的能量管理策略在高效区间的工作点占比更高；与ΔP_f分别为1，2，3 kW时相比，采用燃料电池系统电压衰退速率反馈调节ΔP_f策略的氢气消耗量为0.105 3 kg，相比ΔP_f为1，2 kW的氢气消耗量（0.121 3，0.110 2 kg）有明显优化，接近ΔP_f为3 kW的氢气消耗量（0.102 9 kg），同时燃料电池电压衰退速率有明显的减小，整车经济性与燃料电池耐久性都得到了改善。     

燃料电池——未来的动力 燃料电池通过清洁地处理氢气来发电，用于家庭和汽车

料电池发电是一种高效、环保和可靠的发电方式，它们使用氢气的电化学反应发电，不同于化石燃料（例如天然气和煤的燃烧）。并且大型汽车公司的研究也表明，在接下来的十年，经济型汽车中最有潜力的将是燃料电池车辆（FCV）。