燃料電池采用空冷自增濕的PEMFC電池,減少了水泵、水箱、增濕器、增壓泵等附屬設(shè)備,使電堆控制更簡(jiǎn)潔、可靠。燃料電池系統(tǒng)除了核心部分質(zhì)子交換膜燃料電池堆外,還需要一些輔助器件發(fā)電系統(tǒng)才能正常工作??偟膩碚f,一個(gè)完整的燃料電池系統(tǒng)大致上由燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分組成,如圖2所示。其中,燃料電池發(fā)電系統(tǒng)主要由質(zhì)子交換膜燃料電池堆、氫氣供應(yīng)單元、氧氣或空氣供應(yīng)單元、DC/DC四部分組成。而控制單元部分屬于控制系統(tǒng)。
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)組成示意圖
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)組成:
1、燃料電池堆:
氫氣和氧氣在其內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)并釋放電能,是整個(gè)系統(tǒng)的核心。
2、氫氣供應(yīng)單元(H2)
本系統(tǒng)指由制氫設(shè)備,儲(chǔ)氫系統(tǒng)及供氫管路組成。制氫設(shè)備制氫,并由儲(chǔ)氫系統(tǒng)通過管路向燃料電池堆提供特定壓力的氫氣。
3、空氣供應(yīng)單元:
不間斷地向燃料電池提供電化學(xué)反應(yīng)所需的氧氣,以確保質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行發(fā)電。
4、DC/DC:
氫燃料電池所產(chǎn)生的電能為直流電,其輸出電壓不僅受內(nèi)阻影響而且隨著負(fù)載的變化而改變。因此,為保證供電性能的穩(wěn)定,在燃料電池系統(tǒng)輸出端,須配置功率變換單元DC/DC,主要保證負(fù)載連續(xù)變化時(shí),將輸出電壓穩(wěn)定在合適的范圍。
5、控制單元:
控制單元是燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的核心,用來接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù),并對(duì)它們進(jìn)行分析,根據(jù)分析的結(jié)果來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動(dòng)作??绽渥栽鰸袢剂想姵匕l(fā)電系統(tǒng)的控制單元通過控制系統(tǒng)、風(fēng)扇、電磁閥即可保證燃料電池正常工作。
燃料電池系統(tǒng)工作示意圖
類型 |
基于PASH技術(shù)的空冷自增濕燃料電池 |
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性能 |
額定功率 |
2500W* |
額定電壓 |
48V |
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額定電流 |
52.5A |
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電壓范圍 |
36-58V |
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燃料效率 |
≥50% |
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燃料 |
氫氣純度 |
≥99.95% |
氫氣工作壓力 |
0.5-0.6Bar |
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氫氣消耗量 |
13.1L/min(額定功率) |
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氧化劑/冷卻劑 |
空氣 |
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空氣壓力 |
常壓 |
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物流特性 |
質(zhì)量 |
6600g |
系統(tǒng)體積(長(zhǎng)寬高) |
850mm×900mm×860mm |
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工作條件 |
環(huán)境溫度 |
-5℃—40℃ |
環(huán)境濕度(RH) |
10%-95% |
制氫系統(tǒng)的原理
工業(yè)軟水經(jīng)純水裝置制取純水,并送入原料水箱,經(jīng)補(bǔ)水泵輸入堿液系統(tǒng),補(bǔ)充被電解消耗的水。電解槽中的水,在直流電的作用下被分解成H2與O2,并與循環(huán)電解液一起分別進(jìn)入框架中的氫、氧分離洗滌器后進(jìn)行氣液分離、洗滌、冷卻。分離后的電解液與補(bǔ)充的純水混合后,經(jīng)堿液冷卻器、堿液循環(huán)泵、過濾器送回電解槽循環(huán),電解。調(diào)節(jié)堿液冷卻器冷卻水流量,控制回流堿液的溫度,來控制電解槽的工作溫度,使系統(tǒng)安全運(yùn)行。分離后的氫氣由調(diào)節(jié)閥控制輸出,送入氫氣儲(chǔ)罐,再經(jīng)緩沖減壓后,供用戶使用。
攀業(yè)氫能擁有中國(guó)專利30項(xiàng),國(guó)際專利2項(xiàng);在中小功率燃料電池系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用上取得了突破性的進(jìn)展。聚焦通信用燃料電池備用電源,無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng),車載燃料電池及教具產(chǎn)品等核心業(yè)務(wù)。
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