福建氫能源實訓(xùn)室建設(shè)公司

燃料電池系統(tǒng)指用于車輛、游艇、航空航天及水下動力設(shè)備等作為驅(qū)動動力電源或輔助動力，通過電化學(xué)反應(yīng)過程將反應(yīng)物(燃料和氧化劑)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能的系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)原理，整個燃料電池系統(tǒng)由燃料電池堆、空氣供應(yīng)子系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)子系統(tǒng)、水熱管理子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)組成。燃料電池堆是整個系統(tǒng)電化學(xué)反應(yīng)的場所,其他子系統(tǒng)主要是相互協(xié)調(diào)確保燃料電池堆的電化學(xué)反應(yīng)能夠正常、高效可靠地工作。燃料電池堆由多個單體電池、隔板、冷卻板、進(jìn)氣歧管等構(gòu)成，是把富氫氣體和空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)生成直流電，并同時產(chǎn)生熱、水等其他副產(chǎn)物的總成。燃料電池堆由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合而成。將雙極板與膜電極三合一組件 (MEA)交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢,即構(gòu)成質(zhì)子交換膜燃料電池堆。氫能技術(shù)可以提高能源利用效率，減少能源資源消耗。福建氫能源實訓(xùn)室建設(shè)公司

根據(jù)氫燃料電池特性，質(zhì)子交換膜氫燃料電池（PEMFC）是電動汽車的理想動力源，它將氫氣和氧氣通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能，其過程不涉及燃燒，能量轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物只為電、熱和水，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，被稱為“環(huán)保發(fā)動機(jī)”。氫燃料電池是實現(xiàn)氫能源產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，氫燃料電池汽車是我國新能源汽車戰(zhàn)略的重要組成部分，也是氫燃料電池技術(shù)推廣應(yīng)用的重要領(lǐng)域。發(fā)達(dá)國家紛紛將其列入未來汽車先進(jìn)動力的發(fā)展方向和國家戰(zhàn)略，我國相關(guān)單位與各級地方相關(guān)單位先后出臺了一系列政策，規(guī)劃和引導(dǎo)氫燃料電池技術(shù)應(yīng)用和市場的進(jìn)一步發(fā)展。蘇州燃料電池整車動力系統(tǒng)公司氫氣燃料電池汽車是未來汽車發(fā)展的一個重要方向。

燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成：燃料電池電動汽車FCEV與其他電動汽車的根本區(qū)別，在于所用的動力源是以燃料電池為主的，而電動機(jī)驅(qū)動、傳動機(jī)構(gòu)及汽車所需的各種輔助功能等與其他電動汽車基本相同。純?nèi)剂想姵剀囍挥腥剂想姵匾粋€動力源，汽車的所有功率附和都有燃料電池承擔(dān)。目前燃料電池汽車多采用混合驅(qū)動形式，在燃料電池的基礎(chǔ)上，增加了一組電池或超級電容作為另一個動力源。主要結(jié)構(gòu)有：能量控制單元，空氣壓縮機(jī)，燃料電池堆，高壓儲氫瓶，動力電池組，電動機(jī)。高壓儲氫瓶提供燃料，動力電池組提供而外的功率，讓車加速、爬坡和高速運(yùn)行。在車輛滑行時，能量控制單元將驅(qū)動電機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，從而將部分汽車動能變?yōu)殡娔芙o動力電池充電。也就是說采用混合動力形式后，不只可以采用功率較小的電池系統(tǒng)，還可以實現(xiàn)制動能回收。還可以是燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行工況相對比較穩(wěn)定，有利提高燃料電池系統(tǒng)效率和壽命。

除電堆以外，燃料電池發(fā)動機(jī)還需要一系列輔助系統(tǒng)才能實現(xiàn)其功能。其中控制系統(tǒng)通過高精度調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體的壓力及流量等使得電堆中的反應(yīng)始終維持在輸出功率、溫度、濕度均合適的水平，保證發(fā)動機(jī)穩(wěn)定可靠工作；氫氣和空氣供給系統(tǒng)是為電堆提供合適壓力、溫度、濕度、流量的氫氣與空氣；水熱管理系統(tǒng)用于保持燃料電池內(nèi)部水平衡和熱平衡。此外，燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)配備由車載高壓儲氫瓶和配套閥件組成的車載氫系統(tǒng)用于儲存燃料，以及用于實現(xiàn)燃料電池與整車高壓之間解耦的DC/DC變換器。根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》，氫能將成為中國能源體系重要組成部分，2050年能源體系中占比約10%，氫氣需求量達(dá)6000萬噸，加氫站10000座以上，氫燃料汽車產(chǎn)量達(dá)500萬輛/年，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。氫能技術(shù)的市場規(guī)模預(yù)計將在未來幾十年內(nèi)有大幅增長的趨勢。

燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動機(jī)、電壓變換器（DC/DC）、車載氫系統(tǒng)等構(gòu)成，其中燃料電池發(fā)動機(jī)主要部件包括電堆、發(fā)動機(jī)控制器、氫氣供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)等。相較于傳統(tǒng)燃油車或純電動汽車動力系統(tǒng)，燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。燃料電池電堆是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，是氫氣和氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)及產(chǎn)生電能的場所。鑒于單個燃料電池單元輸出功率較小，實踐中通常通過將多個燃料電池單元以串聯(lián)方式層疊組合構(gòu)成電堆來提高整體輸出功率。因此，電堆是由雙極板與膜電極交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿拴牢，構(gòu)成的復(fù)合組件。氫氣燃料綜合成本高，提高能源效率可以促進(jìn)成本下降。揚(yáng)州燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)企業(yè)

氫能技術(shù)的發(fā)展需要國際社會的合作與支持。福建氫能源實訓(xùn)室建設(shè)公司

電堆性能低溫性能：一方面，在低溫環(huán)境下燃料電池性能將大幅下降。另一方面，燃料電池在反應(yīng)過程中依賴水，同時反應(yīng)也能生成水，在低溫環(huán)境下若水凍結(jié)，則體積膨脹后可能會損傷膜電極組件。因此需要克服低溫冷啟動問題。續(xù)航能力：對于燃料電池汽車來說續(xù)航能力的多少意味著攜帶氫氣有多少。一般情況下1kg氫氣約產(chǎn)生18Kwh的電，一輛B級車百公里耗電也約為18kwh。若要實現(xiàn)600km的續(xù)航則需要6kg的氫氣（1000L氫為89.2g），折合約67200 L。常見的儲氫瓶一般能承受35MPa，因此則需要192 L的空間。普通汽車的油箱大小一般在35L~70L?？梢娙魺o法增大儲氫瓶的氣壓，在不占用車內(nèi)空間的情況下，續(xù)航能力將明顯下降。因此將儲氫瓶提升至了70MPa。燃料電池產(chǎn)業(yè)有著很長的產(chǎn)業(yè)鏈，對材料、工藝、集成技術(shù)的基礎(chǔ)要求非常高，同時需要成熟的部件，如空壓機(jī)、增濕器、DCDC、傳感器作為配套?？梢哉f燃料電池產(chǎn)業(yè)需要通過健壯工業(yè)體系來推動，而從目前的情況來依然還有很長的路要走。福建氫能源實訓(xùn)室建設(shè)公司