燃料电池电动汽车FCEV与其他电动汽车的根本区别是所用的动力源以燃料电池为主,而对于电动机驱动、传动机构以及汽车所需的各种辅助功能等与其他电动汽车基本类同。因此,本节主要介绍燃料电池汽车的基本结构、燃料电池系统等内容。燃料电池汽车的结构有多种形式,按照驱动形式,其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的是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,又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需求,借助辅助动力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率,而且在制动时可以将回馈的能量存储在辅助动力源中。 氢能技术可用于汽车、发电和加热等领域,其应用前景广阔。连云港氢能源实训室建设费用
燃料电池电堆是发动机系统的关键部件,是燃料电池发动机的动力来源,对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。电堆的主要材料包括膜电极、双极板、端板等,其中膜电极是燃料电池电堆的关键部件,对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响,膜电极又可以分为催化剂、扩散层、质子交换膜等。随着终端领域的推广,电堆产业发展快速。膜电极、双极板、质子交换膜虽然生产规模较小,但已有国产化能力。供氢系统将氢从氢气罐输送到燃料电池电堆,由空气过滤器、空气压缩机和加湿器组成的供气系统为燃料电池堆提供氧气,水热管理系统采用单独的水和冷却剂回路来消除废热和反应产物(水)。在供氢系统中,空压机是车用燃料电池发动机的“肺”,提供电堆反应所需的氧气。山东氢能技术服务解决方案氢能技术具有能量密度高、稳定性好、无排放等特点。
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。
燃料电池汽车的结构有多种形式,按照驱动形式,其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的是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,又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需求,借助辅助动力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率,而且在制动时可以将回馈的能量存储在辅助动力源中。燃料电池电动汽车的动力系统由燃料电池发动机(发电系统)、辅助动力源、DC/DC变换器、DC/AC逆变器和驱动电动机以及各相应的控制器,再加上机械传动与车辆行驶机构等组成 。中国已经提出了发展氢能产业的倡议,积极推动氢能技术的应用和推广。
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。氢能技术的市场规模预计将在未来几十年内有大幅增长的趋势。南通氢能源实训室建设咨询
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从理论上讲,纯电动车具有更高的能源效率,但是过大的电池重量降低了这种优势,特别是对于长途运输用的重型车辆。纯电动车必须为每多行驶一英里增加更多的电池容量,从而给车辆增加额外的重量 。比如在特斯拉的电动重卡模型中,预计其电池重量可以达到4.5吨。而燃料电池车就没有这样的问题,因为其所携带的氢气质量远小于同等能量所需的电池质量。这是因为氢具有更高的比能 — 大约120MJ/kg,而电池的比能是5MJ/kg。除了动力系统,车辆的其他部件基本上是相同的。车辆底盘包括传动、转向、制动和行驶系统。车辆电子系统主要由底盘控制系统,安全系统和车辆电子产品,比如信息娱乐/通信,高级驾驶辅助系统(“ADAS”)以及传感器等构成。之后,车身包括车身主体、座椅和内饰。连云港氢能源实训室建设费用