燃料電池模塊的案例
現代摩比斯用氫燃料電池模塊構建無污染發電系統
據外媒報道，韓國現代摩比斯公司（Hyundai Mobis）試圖利用用于氫燃料純電動汽車上的氫燃料電池模塊，打造可為建筑物提供電力的氫能發電系統。該公司也是全球首家可在專門工廠生產氫燃料純電動汽車所需的所有核心配件的公司。
現代摩比斯表示，其已經在位于韓國忠清北道忠州（Chungju, Korea）的氫燃料電池工廠內打造了“氫能應急發電系統”，而且開始了試運行。
該氫能應急發電系統可在工廠停電時，用作應急電源，也可用作季節性用電高峰期時的輔助電源。氫燃料汽車零部件工廠運行所需電力的一部分來自于氫氣。該系統的氫燃料電池模塊直接來自于Nexo氫燃料純電動汽車，該汽車目前正處于量產。現代摩比斯將5個汽車氫燃料電池連接起來，組成了一個發電系統，最大容量為450kW，約合忠州工廠總耗電量的7%。可用作應急電源或用電高峰期的輔助電源。
該氫能發電系統具數量調節、安全性、節能、無污染和低噪音等優點。首先，其最大優點就是能夠控制發電所需的燃料電池模塊的數量。根據所需的應急電源和輔助電源數量，可以連接盡可能多的燃料電池模塊。此外，由于氫燃料電池模塊的各個部件都具防爆設計，而且還配備了自動測氫和外部排氣系統，因此也不存在安全問題。目前，制氫和用氫的基礎設施不夠完善，安裝成本也較高，但是如果能大力利用氫能，現代摩比斯也有望提高其發電系統的價格競爭力。
現代摩比斯計劃以這次忠州工廠示范運營為開始，在韓國及海外其他生產基地安裝更多氫能應急發電系統。
來源：蓋世汽車網
展開 豐田將于2023年在美國生產燃料電池模塊
蓋世汽車訊 據外媒報道，豐田北美公司表示，將于2023年開始在其位于肯塔基州的喬治敦（Georgetown）裝配廠內生產大型“集成雙燃料電池模塊”，這些模塊將為豐田的8級半掛牽引車提供動力。肯塔基工廠同時還負責生產豐田凱美瑞（Camry）和雷克薩斯ES 350車型。
Mirai（圖片來源：豐田）
過去數十年中，豐田一直在進行氫燃料電池的實驗，包括在2014年推出Mirai氫動力轎車。該公司還一直在美國加州的長灘（Long Beach）運營著一個氫動力卡車測試車隊。值得一提的是，雖然氫動力車輛在使用過程中不會產生排放，但是氫氣在被制成燃料的過程中卻會產生排放。
該公司發言人表示，燃料電池模塊的外形與8級半掛車的重型柴油發動機的空間基本相同。豐田肯塔基州動力系統負責人David Rosier在一份聲明中表示，這些模塊可以將大約40噸重的貨物拖到300英里（約480公里）以外，同時還具有“卓越的性能、安靜的操作，以及零排放”等優勢。
豐田并未透露是否已經有客戶決定購買其燃料電池模塊，但是該公司在一份聲明中稱，這些模塊“將使豐田的電動化戰略進一步受到重視，它可以讓卡車制造商在豐田的技術支持下，將零排放燃料電池電動技術納入現有平臺”。
豐田表示，將在下周于長灘舉行的2021年先進清潔運輸（ACT）博覽會上展示燃料電池模塊。屆時該公司還將展示一輛由豐田燃料電池套件提供動力的原型卡車。
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展開 巴拉德合作Quantron研發氫燃料電池卡車 2022年下半年投入使用
蓋世汽車訊 據外媒報道，全球燃料電池技術領導者巴拉德（Ballard）宣布與全球電動汽車集成技術領導者QUANTRON合作，兩家公司的攜手有望加速燃料電池技術得到部署和采用。巴拉德與QUANTRON結合雙方互補的專業知識，能夠讓更多客戶采用不影響續航里程、有效載荷、車輛利用率或者總保有成本的零排放燃料電池卡車。
巴拉德 FCmove? 系列重型燃料電池模塊（圖片來源：巴拉德）
兩家公司的初期合作重點是將巴拉德的FCmove?系列重型燃料電池模塊集成至QUANTRON的電動驅動系統以及車輛中。目前雙方正在研發的燃料電池卡車平臺包括一輛7.5噸的運輸卡車、一輛44噸的重型卡車以及一輛市政垃圾收運車。
巴拉德與QUANTRON預計將于2022年下半年初步部署此類燃料電池卡車。在歐洲，很多政府向車隊運營商提供補貼和激勵措施。具體而言，德國最近承諾通過電動出行支持技術，愿意承擔80%的成本，幫助從內燃機過渡至替代性驅動系統。
對零排放運輸的積極作用
與其他車輛相比，重型卡車對城市內二氧化碳排放和空氣污染的影響更大。許多歐洲國家的氫發展戰略已經認識到氫氣與燃料電池在脫碳方面的關鍵作用，而且氫氣與燃料電池技術對全行業的脫碳事業都至關重要。QUANTRON與巴拉德的合作將利用電池和燃料電動傳動系統之間的協同效應，實現更綠色、更快、更經濟高效的運輸脫碳。
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展開 【技術帖】AVL CRUISE燃料電池車輛系統仿真方案介紹
燃料電池具有能量轉化效率高、零排放或近零排放、運行平穩無噪聲、燃料獲取范圍廣、可靠性高等優點。隨著國家政策的推進以及環保的要求，燃料電池在新能源汽車領域得到不斷應用。《中國制造2025》中提出:“到2025年，燃料電池堆系統可靠性和經濟性大幅提高，和傳統汽車、電動汽車相比具有一定的市場競爭力，實現批量生產和市場化推廣”。
燃料電池做為能量源，其部件本身性能的開發至關重要，而對于整車OEM來講，更為關注的是燃料電池車的整體性能，例如燃料電池車的動力性與經濟性，“燃料電池-蓄電池”復合電源系統的部件匹配以及控制策略開發等。這類開發任務要求我們借助整車系統級的模擬工具，從車輛能量管理的角度去分析和優化。
獨傲于中國整車性能仿真工具市場的AVL CRUISE軟件在燃料電池車的建模方面也有獨門絕技，為用戶提供了專門的燃料電池模塊以及根據試驗數據自動擬合模型參數的向導工具，可以非常方便地進行燃料電池車的建模分析。本文將依據實例對CRUISE軟件在燃料電池車輛開發中的應用進行介紹。
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展開 
燃料電池汽車追尾碰撞模擬分析
但是,由于燃料電池汽車后部裝有安全性要求相當高的氫氣瓶和控制系統,因此,燃料電池車追尾碰撞時的安全性研究就顯得非常重要。文章通過對國內自主開發的某燃料電池汽車進行了追尾碰撞虛擬試驗分析,為燃料電池汽車車身的開發提供參考依據。
【主題詞】 安全性 燃料電池 汽車 模擬試驗
1 引言
燃料電池汽車開發時,除了要考慮常規汽車的安全性外,還需考慮燃料電池汽車本身特有的安全性要求。尤其在行李箱內裝有氫氣瓶和控制系統的情況下,對燃料電池汽車追尾碰撞安全性的研究顯得極其重要。如何預防并保證燃料電池汽車在發生追尾碰撞時,不會導致其氫氣的泄漏、控制系統的失效,以及電路起火,這些都是在燃料電池汽車開發過程中必須考慮的安全性問題。
2 追尾碰撞整車模型的建立
2.1 幾何建模
本文研究的燃料電池車的車身是在原型車承載式結構的基礎上改型的,由于蓄電池組、燃料電池、氫氣瓶等零部件體積較大、質量較重,如果直接安放在承載式車身上,可能會造成車身負荷過大,而且在發生碰撞事故時會影響乘員的生存空間。所以,在總布置設計時引入了一個車架,用它來支撐燃料電池部件,并且提升了原型車中的地板,從而彌補了一部分由于引入車架而減小的離地間隙。燃料電池模塊主要部件有電機及其控制元件、蓄電池組、燃料電池、氫氣瓶和燃料電池控制系統。它們的安裝都是圍繞車架而設計構思的。
2.2 有限元模型的建立
2.2.1 網格劃分
本文采用Hypermesh軟件劃分有限元網格,并在Pam-Crash軟件中進行定義和計算。由于轎車的白車身主要由鈑金件沖壓而成,因此采用了四邊形和三角形殼單元對白車身CAD模型進行網格劃分。殼單元在幾何外形和物理特性上都能同鈑金件取得很好的近似。對于動力總成和底盤系統中的實體件,考慮到實體單元與殼單元在接觸計算和計算步長中存在的問題,而且許多實體件在計算過程中將被定義成剛體,故采用了殼單元。
展開 ANSYS鋰電池及燃料電池研討會 | 上海
7月24日，ANSYS中國官方將在上海舉辦「ANSYS鋰電池及燃料電池研討會」，此次研討會特別邀請到了負責這個解決方案的ANSYS首席研發專家李少平博士和李革農博士，為大家分享ANSYS FLUENT在鋰離子電池、燃料電池以及通用電化學方向的仿真技術應用和前沿發展，主要涵蓋MSMD模塊、MSMD高級功能、鋰離子電池熱失控、質子交換膜燃料電池PEMFC、固體氧化物燃料電池SOFC、腐蝕、電鍍、通量電池及鋰離子電極建模等。
此外，ANSYS中國的流體高級工程師井文明將會就鋰離子電池仿真中的熱失控及LTI ROM進行現場演示，期待您的參與！
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ANSYS鋰電池及燃料電池研討會
2019年7月23日 (周二)
眾所周知，中國已將新能源汽車作為七大戰略性產業之一。近年來新能源汽車市場蓬勃發展，呈現爆發式的增長，動力電池技術作為其核心和瓶頸一直是研究的重中之重。中國車企以純電動和插電混合動力汽車為主，兼顧燃料電池汽車路線。因此，鋰離子電池和燃料電池在未來相當長時間將是動力電池主要發展方向。
ANSYS擁有目前市場上關于鋰電池和燃料電池最完善也是最被廣泛采用的解決方案。
時間地點
會議時間：7月23日（周二）
會議地點：上海浦東錦江湯臣酒店
報名方式：付費報名，500/人或輸入邀請碼報名參與
報名鏈接：http://t.cn/AipaRV75
技術鄰粉絲專享：客服手上目前有為數不多的幾個6折優惠碼，報名享優惠，先到先得！
展開 使用 COMSOL 軟件模擬分析鉛酸蓄電池設計中的電流分布
鉛酸蓄電池也是如此，此裝置雖然發明于 1859 年，但它的基本工作原理與現代汽車的電池完全相同。
性能強大、價格低廉的蓄電池
Gaston Planté 是一位法國物理學家，他最著名的成就是 1859 年研發出鉛酸蓄電池。Planté 發明的第一代電池由兩片鉛制成，鉛被卷成螺旋狀，并被一塊亞麻布分隔開，然后鉛被浸沒在硫酸溶液中。最初的電池設計很笨重，但性能非常強大。它們最初的用途之一是為停靠在車站的火車提供動力，幫助乘客持續照明。
Gaston Planté 的鉛酸蓄電池的插圖。圖片在美國處于公有領域，通過 Wikimedia Commons 分享。
今天，鉛酸蓄電池的基本工作原理沒有變化。得益于大功率重量比、低廉的成本以及基于反向電流的可再充電的能力，鉛酸蓄電池在汽車和電力工業得到了廣泛應用。
汽車中的鉛酸蓄電池。圖片由 Frettie 提供。獲得 CC BY 3.0 許可，通過 Wikimedia Commons 分享。
雖然自 Planté 的時代以來，鉛酸蓄電池的基本工作原理沒有改變，但現代產品應用仍然存在分析與改進的空間。優化鉛酸蓄電池板柵的設計可以提升其性能、增加使用壽命并減輕重量。一種優化方法是借助電化學建模。
使用 COMSOL? 軟件模擬鉛酸蓄電池
使用 COMSOL Multiphysics? 軟件以及附加“電池與燃料電池模塊”，您可以創建鉛酸蓄電池的數值分析幾何模型。本文選擇半電池作為示例，它由板柵、極耳和被電解質域包圍的多孔電極矩陣組成。仿真評估了半電池在 100 A 大電流放電下的性能。
半電池模型的幾何形狀。
一次電流分布 接口是“電池與燃料電池模塊”中的一組預定義的建模功能，可用于模擬半電池中的電流分布。
展開 新能源汽車講解丨燃料電池與車用燃料電池(PEMFC)
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Ansys CFD電解制氫及燃料電池解決方案【8月21日直播】
在面對能源供應和低碳排放目標的雙重壓力下，氫能作為綠色新能源產業愈發受到重視，采用可再生能源電解水制氫并作為燃料供給燃料電池，成為氫能綠色應用的典型方式。</p><p>Ansys CFD產品提供專門的電解制氫和燃料電池仿真模塊，可對質子交換膜電解水、堿性電解水、質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池等多種氫能生產及利用過程進行仿真模擬，可根據用戶指定的設計輸入參數快速獲取高精度的三維多物理場結果，指導用戶分析產品的電化學性能、組份分布狀況并進行產品的熱管理、水管理等；同時結合Ansys ROM降階技術還可實現三維仿真結果降階為高精度數學模型，供系統級仿真模型使用。</p><p><strong>8月21日</strong>，Ansys 將推出<strong>「Ansys CFD電解制氫及燃料電池解決方案」</strong>主題網絡研討會。歡迎氫能、電解制氫、燃料電池工程師，和其他對氫能領域感興趣的仿真工程師積極報名參會。 </p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/sJ5jnYn8Sice8bWRVajNb0MQXWvHxvRPRZ1CCpp6siaw456HckfuUbv0fibSQmm5Ub6MRCM81yroQLMrZIbrukXKA/640?
展開 韓國燃料電池商業化取得重大進展 陶瓷燃料電池亮相
近日，韓國科學和信息通信技術部表示，Jong-Ho Lee博士和Ho-Il Ji博士在高溫能源材料研究中心開發了一種質子陶瓷燃料電池（PCFC），可在漢陽大學Dong Wook Shin教授的幫助下實現商業化。
固體氧化物燃料電池（SOFC）以其高能量轉換效率和使用各種燃料的能力而受到極大關注，并且PCFC尤其成為人們關注的焦點，與傳統SOFC相比，期望在更低的工作溫度下具有高性能。然而，在多孔電極上制造薄而致密的電解質的困難主要源于質子傳導電解質的耐火性質，這阻礙了PCFC的商業化。
KIST研究團隊與漢陽大學的研究團隊合作，提高了PCFC的性能，同時開發了一種以商業化規模生產細胞的方法。在開發過程中，團隊系統地對一個過程進行了方法化，使電解質－電極組件內的電解質熟悉，并降低了生產過程溫度，這是世界首創。
整個過程還采用了微波程序和絲網印刷方法，這些方法由于較高經濟效率，滿足了實際生產。
PCFC厚度為5μm，表面積為5x5cm2的電解質層組成，相較之前性能提高了12倍。由于性能是在實際應用條件下進行的，因此它為燃料電池商業化的可能性提供了明確的證據，得到了專家和行業的廣泛認可。
Jong－Ho Lee博士表示，“研究結果不僅可以應用于簡單的能源生產，還可以應用于燃料生產、保護以及其他各種相關領域和行業，有望成為改善未來可再生能源供應的基石。”
展開 微量氧氣燃料電池傳感器檢測燃料電池式氧氣體分析儀中的氧含量
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。
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車用燃料電池耐久性的解決策略 附燃料電池衣寶廉下載
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 燃料電池漸成藍海，今年一季度我國燃料電池企業注冊量同比增長86.5%
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 7/2 Ansys在動力電池設計中的技術進展及應用
這種狀況在中國尤為明顯，國家已將新能源汽車作為七大戰略性產業之一，新能源汽車市場近幾年更是呈爆發式增長，動力電池技術作為其核心和瓶頸技術一直是研究的重中之重。中國車企以純電動和插電混合動力汽車為主，兼顧燃料電池汽車路線。因此，鋰離子電池和燃料電池在未來相當長時間將是動力電池主要發展方向。
Ansys擁有目前市場上關于鋰電池和燃料電池最完善也最被廣泛采用的解決方案。針對鋰電池，Ansys FLUENT提供了MSMD模塊和詳細3D電化學模型，可完成從電極-電芯-模組-PACK不同級別的電熱耦合、熱失控等仿真，并且和Twin Builder一起實現BMS系統級仿真；針對燃料電池，FLUENT提供了PEMFC和SOFC兩類燃料電池仿真模塊，可完成電池單體或PACK級的穩態或瞬態仿真。通過此次Webinar, 您將能了解完整的Ansys電池解決方案、電熱耦合仿真方法以及國內外相關客戶具體實施案例。
內容
Ansys電池解決方案概要及最佳實踐；
Ansys FLUENT MSMD鋰電池仿真模塊和PEMFC燃料電池模塊；
Ansys Twin Builder降階技術及系統仿真。
講師簡介
井文明
井文明，Ansys電池行業專家及流體高級工程師。畢業于北京航空航天大學，具有10年豐富的流體仿真及測試經驗，專注于燃燒、化學反應及新能源電池等專業方向。
報名方式
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展開 馬里蘭大學Nature：高度耐用，焦化和耐硫，燃料靈活的質子陶瓷燃料電池
【引言】
質子陶瓷燃料電池，像它們的高溫固體氧化物燃料電池對應物一樣，可以直接使用氫氣和碳氫化合物燃料以高于50％的效率發電。過去大部分的碳氧化合物燃料電池，主要關注于氧離子傳導電解質的固體氧化物燃料電池。但是，當這種燃料電池直接以含烴和/或含硫燃料運行時會發生碳沉積（焦化）和硫中毒，導致隨著時間的推移嚴重的電池的性能下降。盡管研究表明碳氫化合物燃料質子陶瓷燃料電池具有良好的性能和抗焦化能力，但還沒有關于長期耐久性的系統研究。
【成果簡介】
近日，美國馬里蘭大學的Chuancheng Duan和ryan O’Hayre（共同通訊）作者等人，研究了在500至600℃之間，11種不同燃料（氫氣，甲烷，家用天然氣（含和不含硫化氫），丙烷，正丁烷，異丁烷，異辛烷，甲醇，乙醇和氨）的質子陶瓷燃料電池的長期測試結果。經過6000多個小時的電池測試，幾種燃料中都表現出優異的性能和卓越的耐用性（在大多數情況下，每1000小時降解量低于1.5個百分點），而無需對電池組成或結構進行任何修正。電池可以容忍大幅度的溫度的波動，即使經過數千小時的運行，也沒有觀察到焦化現象。同時，對于低溫和高溫燃料電池而言，硫磺是一種臭名昭著的毒物，當與商用燃料一致供應時，不會影響質子陶瓷燃料電池的性能。質子陶瓷燃料電池器件展現的燃料靈活性和長期耐用性凸顯了該技術的前景以及其商業應用的潛力。相關成果以“Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells”為題發表在Nature上。
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