车用质子交换膜燃料电池启停工况研究进展

使用寿命是限制质子交换膜燃料电池（PEMFC）商业化的主要问题。汽车复杂的工况条件加速了燃料电池的老化,因此,需要全面了解PEMFC各种工况下性能衰减机制,以促进其商业化发展。文章主要讨论了启停工况的相关研究背景和进展,分析了燃料电池在启停过程中的气体分布情况,并总结了导致燃料电池性能衰减的主要机理。最后,文章介绍了启停工况下的缓解策略,包括材料改进和系统控制,为解决PEMFC性能衰减问题和提高燃料电池寿命提供依据。     

面向耐久性提升的车用燃料电池系统电控技术研究进展

车用燃料电池系统耐久性是制约燃料电池汽车发展的技术瓶颈之一。汽车运行工况复杂多变,燃料电池系统内部温度、湿度、压力等运行参数控制难度较大,且处理不当会加剧电堆寿命衰减。本文立足于车用燃料电池系统电控技术,分析了不同的运行工况和运行参数的波动对燃料电池性能衰退的影响,并对燃料电池系统组成、结构、控制器硬件、控制目标和常用管控策略等进行了介绍。总结出,通过功率调节与车载储能装置进行能量分配和功率控制,并结合基于模型的燃料电池系统控制方法可更好地实现温度、湿度、压力等运行参数的管控,保证燃料电池处于合适工作条件,延长使用寿命。最后,展望了车用燃料电池系统电控技术的发展趋势。     

燃料电池在中国的发展及其在电动车辆上的应用

综述了燃料电池在中国的发展现状。指出可以用于电动车辆动力源的燃料电池种类,包括碱性燃料电池、磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池,中国近年来燃料电池发动机的研发则主要集中在质子交换膜燃料电池上。质子交换膜燃料电池在汽车上的规模应用有助于降低燃料消耗,减少大气污染。燃料电池技术应用于电动车辆的过程中还需要解决一系列问题,这些问题涉及燃料的制备、储存和分配以及燃料电池发动机的小型化、燃料电池汽车整车的重新设计、成本的降低等。笔者对这些问题进行了初步的分析。     

燃料电池商用车技术路线研究

研究分析了适应于商用汽车的燃料电池技术路线,着重对燃料电池原理、全功率型与电电混合型燃料电池技术路线进行了分析,给出了燃料电池重型商用车未来技术路线的方向,可为其他燃料电池商用汽车产品的开发及燃料电池技术路线的选择提供参考经验。     

国内燃料电池电堆技术进展综述

国际氢能与燃料电池汽车大会是国内燃料电池行业举办的国际一流的年度行业盛会,聚集全世界氢能与燃料电池技术的开发者、燃料电池汽车制造商、氢能燃料电池领域投资者和政府政策的制定者,携手促进氢能及燃料电池汽车的商业化发展。本文以第四届氢能与燃料电池汽车大会内容为基础,结合目前行业发展现状对国内燃料电池电堆、膜电极以及双极板的技术进展和发展趋势进行了简要阐述。     

燃料电池轿车能量源混合度仿真优化

对某款燃料电池轿车能量源(包括燃料电池和动力蓄电池)的不同功率配置对整车氢燃料经济性和动力性能的影响进行研究。首先,基于性能测试数据和工作机理分析,建立了动力系统关键部件数学模型,采用实车能量管理策略,搭建燃料电池轿车动力系统前向仿真模型。其次,定义了燃料电池轿车能量源混合度,并开发了混合度自适应的能量管理策略。最后,通过仿真分析了混合度的选取对燃料电池轿车氢燃料经济性和动力性的影响,为确定燃料电池轿车的最佳能源配置提供依据。     

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。     

高压质子交换膜燃料电池运行参数优选研究

通过正交试验,研究了空气压力、空气当鼍比、空气-氢气压力差及燃料电池工作温度等运行参数对高压质子交换膜燃料电池性能的影响.对试验结果的分析表明:使用该高压燃料电池时,理应尽可能采用较高的空气当量比,但会相应增加空气压缩机的功率消耗,故在燃料电池发动机整体设计中须加以综合权衡;在较小电流情况下,较高的空气压力有利于燃料电池性能的提高;而随着电流的增加,工作温度对于燃料电池性能的影响增大.     

车用质子交换膜燃料电池电堆耐久性问题研究综述

近年来,在国内外研究人员的不懈努力下,燃料电池技术取得了长足的进步。但是,耐久性差和可靠性不足,仍然是阻碍其大规模商业化的重要因素。现阶段针对燃料电池性能衰减问题的研究,从关键组件到核心材料,有很多新的观点、规律和机理,已经得到大家的认可。然而,燃料电池内部微观层面的复杂的结构蠕变和粒子传输特性衰变,依然模糊不清。本文主要介绍了燃料电池的基本原理,以及在典型车载燃料电池工况包括启-停工况、怠速工况、动态负荷工况、额定功率工况和过载工况下的衰减过程机理。这些研究成果的综述,对质子交换膜燃料电池堆耐久性机理研究及耐久工况的设计实施具有重要意义。     

燃料电池汽车氢安全的研究与设计

从燃料电池汽车氢安全的角度对氢气的特性进行分析,研究了车载氢系统、燃料电池系统以及氢管理系统的安全设计,为燃料电池汽车氢安全的设计提供了理论与实际参考。     

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     

欧盟实现碳中和的氢燃料电池技术经济分析

氢燃料电池技术是欧盟实现碳中和的重要技术路线,基于氢燃料电池联合承诺(FCH JU)计划项目,挖掘欧盟氢燃料电池政策与创新技术文献,总结了近年来欧盟氢燃料电池技术平台与创新技术发展现状,概述了燃料电池的创新技术突破和成熟度,展示了氢燃料电池汽车示范运营和技术经济分析成果,展望了2030年和2050年欧盟实现减少碳排放55%和碳中和氢燃料电池的重要角色和广阔发展前景。     

Question ＆ Answer

<正>Q1:目前市面上几乎看不到燃料电池汽车,但是在国家关于新能源汽车的相关规划中却多次提到这种车型,请问燃料电池汽车有何优势?北京读者:孙超利A1:燃料电池的英文名为"Fuel Cell",它是利用燃料与氧化剂发生反应,直接将化学能转化为电能的装置。燃料电池与常规电池的不同点在于,燃料电池工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂,只要持续供应,燃料电池就会不断提供电能,目前常见的燃料主要为氢气。燃料     

质子交换膜燃料电池低电密运行参数的优选分析

通过对质子交换膜燃料电池低电密运行的正交试验研究,分析了过量空气系数、冷却水入口温度、阴极入口处的相对湿度以及阴极入口压力这4个运行参数对质子交换膜燃料电池性能的影响。     

某燃料电池公交车低温采暖试验研究

为了提高燃料电池汽车在低温环境下的采暖性能,对燃料电池汽车低温冷启动过程进行了梳理,分析了热泵采暖系统和PTC采暖系统的原理以及优缺点,并以一款燃料电池公交车为例,利用实车测试的方法分析了PTC采暖系统在燃料电池汽车中的应用。研究结果表明,PTC采暖是目前最适用于低温环境下的汽车采暖方式,燃料电池公交车由于车内空间较大,温度升高的速率较慢。热泵采暖系统具有更高的能量利用效率,燃料电池热管理方案对于改善续驶里程很重要,强化采暖系统与车内空间的换热提升车内升温速度。     

清洁能源汽车的开发动向—燃料电池汽车

燃料电池汽车的关键是燃料电池。燃料是池按燃料供给方式可分为直接氢燃料电池，改质燃料电池和直接甲醇型燃料电池，指出固体高分子型燃料电满足汽车对燃料电池的各项要求，介绍燃料电池的结构，工作原理，研究开发动向及今后的课题。     

车用燃料电池的发展研究

介绍了燃料电池的原理、分类和特点。阐述了国内外燃料电池汽车的发展动态,分析了我国现阶段对于燃料电池汽车采取的态度,预测了世界燃料电池的发展动态。     

车用燃料电池发展的研究

本文介绍了燃料电池的原理、分类和特点。阐述了国内外燃料电池汽车的发展劝态,分析了我国现阶段对于燃料电池汽车采取的态度,预测了世界燃料电池的发展动态。     

燃料电池汽车混合动力系统设计研究

燃料电池汽车与传统汽车之间最显著的差异在于动力系统,动力系统也是燃料电池汽车最重要的组成部分之一。对燃料电池动力系统的各种型式进行了分析,在此基础上,确定了动力系统各组件的相关参数,以及使汽车动力系统达到最佳状态时的相关参数匹配。     

基于余热利用的燃料电池汽车能量管理策略*

针对锂离子电容器高能量密度和高功率密度的特点,提出一种燃料电池-锂离子电容器新型动力系统构型,设计了基于庞特里亚金极小值原理(PMP)的能量管理策略。考虑锂离子电容器荷电状态(SOC)、燃料电池功率变化率和燃料电池余热利用对各能量源输出性能的影响,建立相应的能量管理策略,并综合分析了不同策略对整车经济性的影响。仿真结果表明:限制SOC和功率变化可在一定程度上提升燃料电池和锂离子电容器的耐久性;考虑燃料电池余热的能量管理策略可以有效降低氢气消耗量,改善整车的经济性。