郑州燃料电池整车动力系统开发

对于大多数不了解的消费者来说，燃料电池车听起来极其复杂和精密。然而，当燃料电池车被分解成各个模块时，它其实是非常简单的。正因为这种简单性，燃料电池技术已经被普遍应用于各种车型。与大部分现代化汽车一样，燃料电池车由四个基本模块组成：动力系统、底盘、汽车电子系统和车身。动力系统通过燃料电池系统和电动机为汽车提供动力。这种能量来源于氢，氢储存在车辆的压力罐中。燃料电池堆将这些能量转化为电能，并由电池作为辅助一同驱动电动机。这与纯电动车的原理没有太大不同，但是燃料电池车的电池容量要小得多。因为纯电动车的电池用于储存驱动汽车所需的全部能量，而燃料电池车只需使用电池来辅助稳定燃料电池的输出功率：在功率需求较低时吸收额外的电力，在功率需求大时释放电力。氢气的生产和利用需要注意安全措施，避免事故发生。郑州燃料电池整车动力系统开发

燃料电池空压机：空压机有以下几点性能要求:1)效率高。燃料电池空压机的动力由燃料电池的输出的电能提供,在辅助功耗中占比高达80%。如果空压机效率过低会严重降低燃料电池系统的性能。2)无油。燃料电池堆中的质子交换膜对油污十分敏感，如果不在无油环境下工作可能会因催化剂中毒而导致质子交换膜失效。3)质量轻、体积小。车载燃料电池空压机要安装在汽车上，如果体积过大则会占据大量空间，影响整车的布置；而质量过大则会增加整车惯性,影响起步加速和制动性能。4)动态响应快。车载燃料电池的功率变化频繁,所以空压机应尽量做到无延迟地对流量和压力进行调整，以能够跟踪输出功率的变化。郑州燃料电池整车动力系统开发利用氢气代替传统燃料在环境和能源方面都是一个重要的趋势。

燃料电池发动机（Fuel Cell Engines）是一种将氢气和氧气通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率高，产物只为电、热和水，运行平稳，噪音低。被称为“环保发动机”。燃料电池发动机，将氢和氧经过电化学反应将化学能转变成电能的发动机系统。一般包括燃料电池堆、气体输配和回收系统、散热和加湿系统、监测和控制系统、氢气安全系统、辅助电源、电能输出系统。可用于车辆、航空航天和水下等装置的驱动动力电源和辅助动力。目前，有5种已知的燃料电池类型。其名称与采用的相应的电解质有关。

目前国内燃料电池系统的使用寿命一般在3000~5000小时左右，国外技术较为公司的产品可达10000小时左右。导致电堆寿命衰减主要由电堆老化、辅助系统因素、环境因素等方面引起。希望提升燃料电池整体寿命是一项系统工程。电堆老化包括：质子交换膜衰退、催化剂层衰退、碳基腐蚀、双极板退化等。辅助系统因素包括：空气压缩机滤油能力不佳、增湿器加湿能力不佳、热管理能力不佳等。环境因素包括：工作温度、气压条件、运行工况等。例如：燃料电池的输出功率主要由燃料供给速率决定，也就是氢气和氧气的供给能力。氢气由于存储于高压瓶内，本身处于高压状态，故可以实现高的供给效率，而空气需要由空气压缩机压缩加压再输入，在燃料电池的全生命周期里进风量可达50万m³以上，若空压机不具备良好的滤油能力，长期使用将有大量杂质损伤膜电极组件(MEA)。应用氢气技术可以缓解能源危机，实现可持续发展。

截至2020年底，全球氢燃料电池汽车保有量为32535辆，同比增长38%，韩国保有量达10906辆，位居全球一，美国为8931辆，我国氢燃料电池汽车保有量为7352辆排第三。燃料电池汽车关键关键部件或材料主要包括发动机、电堆和膜电极。从成本上看，燃料电池电堆约占燃料电池发动机的55%，而膜电极约占燃料电池电堆的65%。2020年，燃料电池商用车价格约为200万/辆，随着燃料电池系统生产规模化与燃料电池电堆关键零部件国产化，预计燃料电池汽车销售价格将以每年10%的幅度下降。燃料电池发动机系统：氢燃料电池汽车的关键为燃料电池发动机系统，关系着整车运行的安全性，对燃料电池汽车是否具备成熟、可靠的性能表现具有重要影响。氢能技术的发展不只需要技术创新，还要考虑政策法规和市场环境等因素。郑州燃料电池整车动力系统开发

燃料电池发电技术可以增加发电能源的绿色部分，降低环境污染。郑州燃料电池整车动力系统开发

电堆性能低温性能：一方面，在低温环境下燃料电池性能将大幅下降。另一方面，燃料电池在反应过程中依赖水，同时反应也能生成水，在低温环境下若水冻结，则体积膨胀后可能会损伤膜电极组件。因此需要克服低温冷启动问题。续航能力：对于燃料电池汽车来说续航能力的多少意味着携带氢气有多少。一般情况下1kg氢气约产生18Kwh的电，一辆B级车百公里耗电也约为18kwh。若要实现600km的续航则需要6kg的氢气（1000L氢为89.2g），折合约67200 L。常见的储氢瓶一般能承受35MPa，因此则需要192 L的空间。普通汽车的油箱大小一般在35L~70L。可见若无法增大储氢瓶的气压，在不占用车内空间的情况下，续航能力将明显下降。因此将储氢瓶提升至了70MPa。燃料电池产业有着很长的产业链，对材料、工艺、集成技术的基础要求非常高，同时需要成熟的部件，如空压机、增湿器、DCDC、传感器作为配套。可以说燃料电池产业需要通过健壮工业体系来推动，而从目前的情况来依然还有很长的路要走。郑州燃料电池整车动力系统开发

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