黑龙江燃料电池发动机系统标准

用作发动机燃料的氢气，可通过甲醇重整等方法获得。液态的甲醇便于被汽车加灌和配带；甲醇能从许多种植物或化工废料中提取，易于燃料站的设立；这些都有利于氢燃料在传统发动机上的应用。上世纪90年代，国内外相继有汽车厂研制出 100%燃烧甲醇的发动机。但这类发动机还停留在实验室阶段，没有大范围推广。主要是由于甲醇的雾化条件、燃烧特性、储能密度等与传统燃料汽油、柴油不完全相同，相应对发动机构造要求也不同。各能源按照储能密度大小排序为：汽油 > 甲醇 > 氢燃料电池 > 锂系电池 > 传统 Pb 电池。汽油的发热量是34778 k J，其能量密度约 13073 Wh·kg，远大于其它能源。因此，以汽油为燃料的汽车连续行驶里程大、加速性能和爬坡性能好。在氢燃料中混合一定汽油(或柴油)，可以充分利用汽油的高储能密度特性。氢气在空间探测等领域的应用也有着普遍的前景。黑龙江燃料电池发动机系统标准

燃料电池电动汽车动力系统的结构组成：燃料电池电动汽车FCEV与其他电动汽车的根本区别，在于所用的动力源是以燃料电池为主的，而电动机驱动、传动机构及汽车所需的各种辅助功能等与其他电动汽车基本相同。纯燃料电池车只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率附和都有燃料电池承担。目前燃料电池汽车多采用混合驱动形式，在燃料电池的基础上，增加了一组电池或超级电容作为另一个动力源。主要结构有：能量控制单元，空气压缩机，燃料电池堆，高压储氢瓶，动力电池组，电动机。高压储氢瓶提供燃料，动力电池组提供而外的功率，让车加速、爬坡和高速运行。在车辆滑行时，能量控制单元将驱动电机变为发电机，从而将部分汽车动能变为电能给动力电池充电。也就是说采用混合动力形式后，不只可以采用功率较小的电池系统，还可以实现制动能回收。还可以是燃料电池系统的运行工况相对比较稳定，有利提高燃料电池系统效率和寿命。黑龙江燃料电池发动机系统标准氢能技术具有清洁、高效、环保等优点，成为未来能源发展的一个热门领域。

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｡

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)。氢能技术的应用需要与现有的能源体系相互协调，形成新的能源转型路径。

作为燃料电池电动车关键的燃料电池发动机系统主要由燃料电池堆、氢气供给系统、空气供给系统、冷却水管理系统、报警系统、通讯系统和控制器这七局部组成。燃料电池有许多种类，根据所用电解质性质不同可分为5类:。采用燃料电池做能源的电动汽车叫做燃料电池电动汽车，即 Fuel Cell ElectricVehicle ( FCEV).单独的燃料电池电堆是不能应用于汽车的，它必须由电堆的各个子系统和电堆控制器组成燃料电池发动机才能向外输出功率.燃料电池电动汽车的主要结构主要由整车控制器、燃料电池发动机、DC/DC转换器、镍氢电池包、驱动系统、车轮等部件组成,各部件通过CAN总线组成一个分布式控制系统，信号传输介质为光纤.燃料电池是FCEV的主要能源，镍氢电池包作为辅助电源。燃料电池发动机和镍氢电池包并联组成一个高压直流电源。驱动系统由电机（含减速器）和电机控制器组成。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。黑龙江燃料电池发动机系统标准

氢气在未来的能源结构中具有重要的战略地位，将推动可持续发展的实现。黑龙江燃料电池发动机系统标准

为保证燃料电池稳定高效运行，同时提高氢气利用率，通常采用氢气循环的方法，即氢气把电堆内部生成的水带出后，经水气分离装置将液态水分离，再将氢气循环送回到电堆阳极重复使用，同时对新鲜氢气进行加湿。传统循环泵在涉氢涉水环境下，易发生“氢脆”，氢循环泵在结构和材料的设计上不同于传统循环泵，技术难度要高很多，氢循环泵需要具备密封设计好（氢气容易泄露）、耐水性强（经过电堆反应后剩余的氢气带有少量水蒸气）、流量大（适应大功率电堆）、压力输出稳定（低压转为高压）、无油（保证氢气纯度）等特点。氢循环泵难度较大，目前国内产品处于研发验证阶段，尚不成熟，国内系统企业主要是进口德国普旭氢循环泵，普旭在中国市占率达到90% 。黑龙江燃料电池发动机系统标准

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