燃料電池
關注創建者：躍づ小羽い 創建時間：2017-02-16
燃料電池的視頻教程
燃料電池發動機技術現狀與展望
關于燃料電池汽車發動機技術現狀與展望 為什么發展燃料電池技術 燃料電池發動機技術現狀 燃料電池發動機技術挑戰與展望 EPLAN在燃料電池發動機設計中的應用
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氫能燃料電池汽車發展的機遇與挑戰
本視頻中，歐陽明高院士介紹了面向能源革命的新能源汽車愿景，讓大家更清楚了解氫燃料電池汽車在整個新能源革命中的位置；以及清華團隊在氫燃料電池方面做的探索和實踐；中國燃料電池汽車技術路線圖2020年版。
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基于Fluent的固體氧化物燃料電池(SOFC)建模
采用Fluent SOFC模塊進行固體氧化物燃料電池建模 采用ANSYS meshing 網格劃分并定義邊界 采用fluent 和sofc模塊完成燃料電池單流道仿真計算
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燃料電池的實例教程
圖片來源：企查查
實際上，不僅是相關企業注冊量增多，去年以來，燃料電池產業鏈的投融資金額也在大幅增加。中汽中心此前發布的數據顯示，2020年我國在氫燃料電池產業鏈的投融資金額達515.2億元，同比增長78.5%。其中氫燃料電池系統環節的投融資金額達196.8億元，約占當年產業鏈總投資額的38%，其余投資為汽車、電堆、膜電極、雙極板等環節投資。
燃料電池企業投融資及企業注冊量大幅增長背后是我國燃料電池汽車廣闊的發展前景。早在2019年，我國就已確定了氫燃料電池汽車將與純電動汽車長期并存、互為補充的地位。2020年，我國發布的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》還提出了氫燃料電池汽車的發展規劃，即到2025年，新能源汽車銷量將占總銷量20%左右，氫燃料電池汽車保有量要達到10萬輛左右；到2035年，新能源汽車成為主流，占總銷量50%以上，氫燃料電池汽車保有量要達到100萬輛左右，同時，該《路線圖》還對氫燃料電池及整車技術指標作了具體要求。
此外，五部門發布的《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》還明確將選擇符合條件的城市群，開展燃料電池汽車的示范應用。根據最新報道，京滬粵冀豫等地擬被納入燃料電池汽車示范應用城市群。按照要求，這些城市將把此前報送的實施方案進行修改之后在4月30日前上報給五部門，并由專家委員會進行評審并確定最終名單。
根據相關報道，首批燃料電池汽車示范城市群名單有望在未來兩到三個月內公布。
中汽中心今年預測，若今年上半年氫燃料電池汽車示范城市落地，基于各地氫燃料電池汽車發展規劃、部分地區對氫燃料電池汽車的支持力度以及2022年冬奧會影響，今年氫燃料電池汽車產量很有可能超過10000輛。
展開 車用燃料電池系統控制策略
燃料電池運行過程中的反應氣饑餓、動態電位循環及高電位是引起催化劑及其載體等材料衰減的主要原因。此外，一些極限條件如零度以下儲存與啟動、高污染環境也會造成燃料電池不可逆轉的衰減。歸納起來這些衰減因素主要包括在以下幾種車輛運行的典型工況中：1)動態循環工況；2)啟動/停車過程；3)連續低載或怠速運行；4)低溫貯存與啟動過程。下面重點對四種工況下引起的衰減機理進行分析，并介紹可能采取的解決對策。
動態循環工況
動態循環工況是指車輛運行過程中由于路況不同燃料電池輸出功率隨載荷的變化過程。通常車用燃料電池系統是采用空壓機或鼓風機供氣。研究顯示，燃料電池在加載瞬間，由于空壓機或鼓風機的響應滯后于加載的電信號，會引起燃料電池出現短期饑餓現象，即反應氣供應不能維持所需要的輸出電流，造成電壓瞬間過低。尤其是當燃料電池堆各單節阻力分配不完全均勻時，會造成阻力大的某一節或幾節首先出現反極，在空氣側會產生氫氣，造成局部熱點，甚至失效。此外，動態載荷循環工況也會引起燃料電池電位在0.5～0.9 V之間頻繁變化，在車輛5500h的運行壽命內，車用燃料電池要承受高達30萬次電位動態循環，這種電位頻繁變化，會使催化劑及炭載體加速衰減，因此需要針對動態工況采用一定的控制策略減緩衰減。
采用二次電池、超級電容器等儲能裝置與燃料電池構建電- 電混合動力，既可減小燃料電池輸出功率變化速率，又可以避免燃料電池載荷的大幅度波動。
展開 燃料電池是一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體發生電化學反應而將燃料的化學能轉化為電能的發電裝置，又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高。
另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料，當樣氣中的氧進入燃料電池后，將獲取電子轉換成離子態，再通過電解質的傳遞最終與陽極發生化學反應。反應物之一是樣氣中的氧，另一反應物是存儲在電池中的陽極，綜合反應是樣氣中的氧分子和陽極發生氧化反應，最終生成陽極材料的氧化物。這種反應類似于燃料電池的反應機理，因此稱此類傳感器為燃料電池式。在化學反應中，陽、陽極之間發生電子遷移，如用導線將共連接，將會有電流產生，該電流的大小與進入傳感器中的氧分子數量成正比關系，因此只要準確測量出陽、陽極之問的電流便可得出樣氣中的氧含量。
燃料電池式氧氣體分析儀的核心部件是傳感器。傳感器是一種將化學能轉換成電能的裝置，一般由陰極、陽極和電解質等組成。燃料電池式氧氣體分析儀的使用較為廣泛，既可用于測量微量氧，也可用于測量常量氧(區別在于滲透膜的厚度）。但在測量常量氧時其測量精度和長期使用的穩定性均不如磁式微量氧氣體分析儀，只適用于要求不高的場所。但在測量微量氧時，燃料電池式微量氧氣體分析儀則具有較大優勢，測量下限可達 0.1 ×10-6，而磁式氧分析儀的測量下限一般為 0.1%。因此燃料電池式微量氧氣體分析儀一般應用于專業的高純氣體生產以及對氧含量需精準控制的電子生產廠家等。
事實上， 燃料電池氧傳感器是完全免維護的。但是在使用過程中，需要經常校準，確保其測試的準確性工采網推薦美國AII 氧氣傳感器微量氧氣燃料電池 - PSR-12-223。
展開 1 前言
燃料電池汽車作為一種零污染的新能源汽車，被視為未來汽車的終極目標。自從豐田發布第1款氫燃料電池汽車Mirai以來，本田研發了Clarity和現代研發了NEXO燃料電池車型。我國近幾年也加速了氫燃料電池汽車產業鏈的布局，但主要應用于商用車領域，截止2020年8月，中國進入新能源汽車推廣目錄的氫燃料電池汽車車企總共43家。
目前已知氫燃料電池汽車在乘用車領域的車企主要有上汽和廣汽，上汽在2010年世博會推出榮威950燃料電池乘用車，廣汽也于2020年推出了廣汽埃安AionLXFuelCell氫燃料車型。
隨著氫燃料電池汽車得到越來越多的國家和企業的重視，燃料電池汽車行業的相關標準體系建設也必須得到加強。
因此，開發1款高質量的燃料電池車以及燃料電池系統，需要有嚴格的驗證體系對燃料電池系統進行驗證，需要各車企以及相關燃料電池系統設計廠家構建嚴格全面可靠，且符合自身產品要求的燃料電池系統驗證體系。
2 燃料電池系統驗證體系的現狀
目前，世界各國紛紛制定相關政策和法規鼓勵燃料電池汽車的發展，且現已形成了比較完備的標準體系來規范和指引行業的發展。中汽研王芳等對燃料電池整車，燃料電池系統相關國內外標準進行了對比分析，分析結果見表1。
由表1可知，我國國內標準逐步完善，但是整車標準相對欠缺，同時國內外都需要加強對燃料電池系統標準體系的梳理建立。
表2主要是燃料電池整車相關標準，一個完整的燃料電池整車測評體系應該包括動力性測試、經濟性測試、安全性測試、環境適應性測試和行駛特性測試6個維度的測試內容。而目前的標準僅僅涉及了安全要求和最高車速試驗的動力性測試。
因此，燃料電池整車測試標準需要進一步完善。表3主要是車用燃料電池系統相關標準，目前車用燃料電池系統的標準也僅涉及燃料電池性能與氫氣排放相關的標準，缺少完整全面的車用燃料電池系統開發標準指引體系。
展開 1 燃料電池動力系統構型燃料電池動力系統中的二次儲能電池可以有多種類型,包括鋰離子電池?鎳氫電池和超級電容器等?因此,燃料電池動力系統存在多種構型方案,目前常用的燃料電池動力系統構型方案見表2?
表2 常用的燃料電池動力系統構型方案
1.1 單一燃料電池構型
單一燃料電池構型只包含燃料電池一個能量源,單一燃料電池動力系統基本結構如圖1所示,包括燃料電池系統?整車控制器?DC/DC?逆變器和電機等部件?汽車的所有功率負荷都由燃料電池承擔?燃料電池系統將氫氣與氧氣反應產生的電能傳給驅動電機,驅動電機將電能轉化為機械能再傳給傳動系統,從而驅動汽車前進?
圖1 單一燃料電池動力系統基本結構
燃料電池輸出電壓一般比電動汽車動力總線電壓要低,特性比較軟,即隨著輸出電流的增加,電壓下降幅度比較大,為實現燃料電池輸出電壓與動力總線電壓匹配,就需要一個DC/DC(直流/直流)變換器?同時,DC/DC變換器可以對燃料電池最大輸出電流和功率進行控制,起到保護燃料電池系統的目的?
1.2 燃料電池+動力蓄電池構型
該種構型有多種分類標準,根據是香插電可分為插電型和不插電型:根據配備的燃料電池和動力蓄電池的功率等級的差異,可分為能量混合型和功率混合型:根據燃料電池是否與直流母線直接連接,可分為直接型和間接型?
1.2.1 不插電型和插電型
不插電型燃料電池+動力蓄電池構型動力系統拓撲結構如圖5-2所示?該動力系統中,燃料電池系統為主要動力源,動力蓄電池配合燃料電池系統進行混合驅動,電能經過電機轉化成機械能傳給傳動系統?加速時,電池組和燃料電池堆共同輸出能量,保證整車的加速性能,由于電池組提供了部分能量,減輕了電池堆瞬時加速時的負擔,避免陰極“氧氣饑餓”現象的發生,可延長電池堆壽命?制動時,電池組回收部分能量,此過程由電池管理系統控制?
圖2 不插電型燃料電池+動力蓄電池構型動力系統拓撲結構
展開 
燃料電池的最新內容
若傳感器與控制器采用分體式結構，兩者之間不可避免地會引入額外的管道連接，這些連接不僅增加了流體的“死體積”，容易產生湍流效應，影響測量的線性度與重復性，更會拉長控制回路的響應時間，對于半導體制造、生物制藥或燃料電池測試等對氣體流量響應速度要求達到毫秒級的尖端應用而言，這種延遲往往是致命的。
如何對提升閥系統進行節能優化？12天前
方案落地：典型應用場景與成效
諾冠的節能優化方案并非紙上談兵，而是已經在多個行業取得了顯著成效：
應用場景 優化方案 節能成效
注塑成型 精確控制合模與注射壓力，避免超壓運行 節能可達15%-25%
氫燃料電池測試 高壓氫氣控制中的精準壓力調節，降低壓縮機負載 顯著降低設備運行成本
工程機械液壓 配合負載敏感控制，實現“所見即所得”的動力輸出 大幅降低燃油或電力消耗
四、典型應用場景
半導體CVD/ALD工藝中頻繁切換反應氣體；
燃料電池測試平臺需模擬不同工況下的氣體配比；
實驗室研發中快速驗證多種氣體組合；
環保監測設備需定期校準與遠程維護。
系統層面的多通道解決方案：模塊化與集成化
當涉及到真正的物理多通道——即需要同時控制多種不同氣體的混合或配比時，布瑯軻鍶特同樣提供了成熟的解決方案，在化學氣相沉積、燃料電池測試或復雜的分析儀器中，往往需要同時精確控制4路、8路甚至更多路的氣體流量。
研究各種界面(前端、后端等)的能帶排列情況
優勢
仿真表面效應及應變影響
考慮溫度對OCV和光電流的影響
催化劑
功能
探究有/無電場條件下的活性位點本質及反應機理(過渡態、反應路徑、反應勢壘)
獲取吸附原子平衡分離距離和馬利肯電荷與外加電場的函數關系
優勢
仿真真正半無限系統的特性
仿真靜電場中的表面化學反應，這對燃料電池工程至關重要
四、應用場景：從半導體到生物制藥
在半導體制造、生物制藥、燃料電池測試、實驗室自動化等領域，布瑯軻鍶特MFC的遠程診斷與維修能力已得到廣泛應用，例如某跨國藥企在全球多個生產基地部署了數百臺Bronkhorst MFC，通過中央控制室統一監控設備狀態，實現“一屏管全廠”的高效管理模式，生產效率提升30%，人工干預減少80%。
三、典型應用場景中的壓降表現
以Bronkhorst EL-FLOW Select系列MFC為例，在標準氮氣（N?）條件下，滿量程為100 slm時，典型壓降僅為0.5 bar（約50 kPa）；而在小流量型號（如10 sccm）中，壓降可低至幾毫巴，這意味著在大多數半導體、燃料電池、實驗室分析或生物反應器等應用中，MFC引入的阻力損失幾乎可以忽略不計。
電動高壓比例閥應如何正確選型？1個月前
流量系數（Cv值）與響應速度是決定控制精度的關鍵指標，很多用戶在選型時只關注壓力，卻忽視了流量需求，若Cv值過小，會導致系統響應滯后，無法達到設定壓力；若過大，則會造成控制震蕩，難以微調，此外電動比例閥的響應時間（通常在毫秒級）必須與系統的控制回路相匹配，對于需要快速動態調整的場合，如燃料電池測試或發動機臺架試驗，應選擇具備高頻率響應特性的型號，并配合合適的驅動放大器。
四、實際應用場景
在半導體制造、生物制藥、燃料電池測試、實驗室自動化等領域，Bronkhorst MFC的遠程診斷能力已得到廣泛應用，例如某跨國藥企在全球多個生產基地部署了Bronkhorst MFC，通過中央控制室統一監控數百臺設備的運行狀態，實現“一屏管全廠”的高效管理模式。
儲能產業鋰電熱失控氫氣泄漏監測1個月前
日本Figaro 氫氣傳感器 氣體傳感器TGS2616-C00 特點:
對氣氣具有高選擇性
體積小、功耗低
應用電路簡單
日本Figaro 氫氣傳感器 氣體傳感器TGS2616-C00 應用:
變壓器維護，鋼鐵廠等氣氣檢測
便攜式氣體檢測儀
燃氣器具的泄漏檢測
燃料電池系統的氣氣泄漏檢測
結語：安全是儲能規模化發展的基石
隨著儲能電站裝機規模邁向百兆瓦時乃至吉瓦時級別
