吉林氢能技术服务厂

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，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。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。吉林氢能技术服务厂

燃料电池系统需要加湿反应气体，对于采用质子交换膜的燃料电池系统而言，气体反应物的相对湿度对膜的性能的影响是至关重要的。膜传输质子时需要质子以水合离子的形式存在，而干燥的膜不具备传导质子的能力。因此，对反应气体进行加湿以保证质子交换膜的湿润,是增加质子交换膜的质子传导能力不可缺少的方法。增加反应气体的相对湿度会提高质子交换膜的电导率，降低膜电阻，从而提高燃料电池系统的输出性能；但相对湿度过高也容易导致燃料电池堆内部发生水淹，从而影响其性能。现在燃料电池堆采用的加湿技术主要分为内部加湿、自加湿和外部加湿三种。内部加湿是利用燃料电池反应生成的水和水在质子交换膜内的传递特性，实现膜的自增湿；自加湿法是将催化铂金微粒子加入质子交换膜中，在燃料电池发电时，依靠膜内自动生成的水来增湿；外部加湿是在燃料电池之外加上一个部件，使水蒸气和反应气体同时进入电池组中。北京燃料电池整车动力系统开发氢能技术的应用将成为推动世界能源转型的重要手段之一，为可持续发展做出贡献。

空气供应子系统原理：空气作为燃料电池的氧化剂，其过流量和压力直接影响燃料电池堆的发滤电效率，当采用常压供给燃料电池堆器空压机调节阀时，燃料电池堆前的空气增湿相对湿度要高，否则会导致膜电极失水，大幅度降低电池性能。采用加压空气供气,电池组阴极的极化小于采用常压空气供应子系统原理燃料电池空气的极化，即电池组的性能会上升。因此，低成本、低功耗、低质量体积比的空压机已成为研究热点。燃料电池汽车关键部分的燃料电池系统有燃料电池堆、氢气循环系统、加湿器和空压机这四个关键部件。其中空气压缩机的作用是根据燃料电池堆的输出功率为燃料电池提供所需压力和流量的空气,对于燃料电池系统的性能有着重要的影响。增加氧气的供气压力可以使燃料电池系统的功率密度增加、燃料电池堆效率提高、体积尺寸减小。

常见的氢燃料电池有PEMFC（质子交换膜燃料电池）和SOFC（固态氧化物燃料电池)两类。由于SOFC属于高温燃料电池，需要在500℃以上的温度工作，并随之带来启动时间长，部件寿命短的问题，因此不太适宜应用于普通的汽车产品上。目前绝大多数情况下，提到的燃料电池汽车指的是采用了PEMFC技术（工作温度约70℃）的车型。虽然燃料电池被给予了厚望，但从目前的情况看燃料电池在性能、寿命、成本以及基础设施成熟度上都存在着不小的瓶颈，分别导致了“不好用”、“不耐用”、“用不起”、“用不了”的问题。加氢站的建设成本非常高，一个站点预计需要投入500万以上，投资回收期很长。短期内增多加氢站数量也是较为困难的。氢能技术需要加强国际合作，共同推动技术的发展和推广。

燃料电池系统的主要研究热点包括：使用轻质材料，优化设计，提高燃料电池系统的比功率；提高PEMFC系统快速冷启动能力和动态响应性能；研究具有负荷跟随能力的燃料处理器；对电池或超级电容、氢气存储进行系统优化设计，提高系统的效率和调峰能力，回收制动能量等。 燃料电池系统除燃料电池本体(发电系统)外，还有一些周围装置，包括燃料重整供应系统、氧气供应系统、水管理系统、热管理系统、直流-交流逆变系统、控制系统、安全系统等。燃料重整供应系统，作用是将外部供给的燃料转化为以氢为主要成分的燃料。如果直接以氢气为燃料，供应系统可能比较简单。若使用天然气等气体碳氢化合物或者石油、甲醇等液体燃料，需要通过水蒸气重整等方法对燃料进行重整。而用煤炭作燃料时，则要先转换为以氢和一氧化碳为主要成分的气体燃料。用于实现这些转换的反应装置分别称为重整器、煤气化炉等。氢能技术可以通过利用太阳能、废弃物、风能等，产生无污染的氢气能源。广东燃料电池整车动力系统供应商

氢能技术的发展还需要解决一些技术难题，如储氢和运输问题等。吉林氢能技术服务厂

考虑到燃料电池发动机自身的特点结合常用的可靠性评价指标,选定平均初次故障时间､平均故障间隔时间和平均修复时间三个指标｡（1）、平均初次故障时间，燃料电池发动机在初次故障前所运行的时间的平均值,单位为h｡（2）、平均故障间隔时间，燃料电池发动机发生相邻两次故障之间所运行时间的平均值,单位为h。（3）、平均修复时间，燃料电池发动机修复故障所用时间的平均值,单位为h｡质子交换膜燃料在平稳工作时寿命可以高达到100000h,但是在汽车应用中,往往无法达到上述期望值｡燃料电池汽车耐久性主要受燃料电池性能衰退和寿命极限影响｡燃料电池发动机寿命,以额定功率输出衰减到原来的90%的工作时间来评价,单位为h｡吉林氢能技术服务厂