氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理介紹 課件

氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理介紹

研究院2019年4月19日1氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理介紹研究目錄

一、什么是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)二、氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組成部件

2.1、電堆

2.2、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)

2.3、空氣供給系統(tǒng)

2.4、水熱管理系統(tǒng)

2.5、電控系統(tǒng)

2.6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三、電堆工作原理

2目錄2一、什么是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是一種將氫氣和氧氣通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。

氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程不涉及燃燒，無機(jī)械損耗，能量轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物僅為電、熱和水，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低。被稱為“終極環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī)”。

3一、什么是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)3二、氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組成部件氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是由電堆、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)六大組成部分。

4二、氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組成部件氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是由電堆、氫氣供給循2.1、電堆電堆作為氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，氫氣與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的場所。電堆由雙極板和膜電極兩大部分組成，催化劑、質(zhì)子交換膜和碳布/碳紙構(gòu)成了膜電極。電堆52.1、電堆52.1、電堆

雙極板質(zhì)子交換膜

碳布/碳紙催化劑62.1、電堆

62.2、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)

氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)是由減壓閥、電磁閥和氫氣回流泵、氫氣濃度傳感器及管路組成。來自氣瓶中的高壓氫氣經(jīng)過減壓閥使得氫氣壓力降低，通過電磁閥控制氫氣進(jìn)入電堆，氫氣回流泵將電堆反應(yīng)后剩余的氫氣回收重新輸入電堆中，提高氫氣能源利用率。72.2、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)

氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)是由減壓閥、電磁閥2.3、空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)包含空氣濾清器、空壓機(jī)/吹風(fēng)機(jī)、空氣增濕器三個(gè)部件。82.3、空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)包含空氣濾清器、空壓機(jī)/吹2.4、水熱管理系統(tǒng)水熱管理系統(tǒng)（ATS）由水泵、散熱風(fēng)扇和水溫傳感器三大部件組成，和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)散熱小循環(huán)系統(tǒng)類似。氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液是由去離子水和乙二醇水溶液按照一定比例調(diào)和成的溶液。92.4、水熱管理系統(tǒng)水熱管理系統(tǒng)（ATS）由水泵、散熱風(fēng)扇和2.5、電控系統(tǒng)

氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（FCU）及各種傳感器構(gòu)成。102.5、電控系統(tǒng)

氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)控2.6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是指數(shù)據(jù)采集器。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以時(shí)刻監(jiān)控氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的各種參數(shù)及狀態(tài)，如發(fā)動(dòng)機(jī)地理位置、運(yùn)行狀態(tài)、各項(xiàng)傳感器參數(shù)等，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，并針對(duì)參數(shù)異常情況實(shí)時(shí)報(bào)警、記錄。112.6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是指數(shù)據(jù)采集器。通過數(shù)據(jù)三、電堆工作原理

陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，質(zhì)子交換膜作為傳遞H+的介質(zhì)，只允許H+通過。工作時(shí)相當(dāng)于一直流電源，陽極即電源負(fù)極，陰極即電源正極。電堆工作時(shí)，氫氣和氧氣分別由進(jìn)口引入，經(jīng)電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經(jīng)雙極板導(dǎo)流均勻分配至電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。12三、電堆工作原理

12三、電堆工作原理由于質(zhì)子交換膜只能傳導(dǎo)質(zhì)子，因此氫離子（即質(zhì)子）可直接穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，而電子只能通過外電路才能到達(dá)陰極。當(dāng)電子通過外電路流向陰極時(shí)就產(chǎn)生了直流電。以陽極為參考時(shí)，陰極電位為1.23V。也即每一單電池的發(fā)電電壓理論上限為1.23V。接有負(fù)載時(shí)輸出電壓取決于輸出電流密度，通常在0.5～1V之間。將多個(gè)單電池層疊組合就能構(gòu)成輸出電壓滿足實(shí)際負(fù)載需要的燃料電池堆(簡稱電堆)。13三、電堆工作原理由于質(zhì)子交換膜只能傳導(dǎo)質(zhì)子，因此氫離子（即質(zhì)THANKS謝謝聆聽14THANKS謝謝聆聽14氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理介紹

研究院2019年4月19日15氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理介紹研究目錄

一、什么是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)二、氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組成部件

2.1、電堆

2.2、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)

2.3、空氣供給系統(tǒng)

2.4、水熱管理系統(tǒng)

2.5、電控系統(tǒng)

2.6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三、電堆工作原理

16目錄2一、什么是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是一種將氫氣和氧氣通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。

氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程不涉及燃燒，無機(jī)械損耗，能量轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物僅為電、熱和水，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低。被稱為“終極環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī)”。

17一、什么是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)3二、氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組成部件氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是由電堆、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)六大組成部分。

18二、氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)組成部件氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是由電堆、氫氣供給循2.1、電堆電堆作為氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，氫氣與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的場所。電堆由雙極板和膜電極兩大部分組成，催化劑、質(zhì)子交換膜和碳布/碳紙構(gòu)成了膜電極。電堆192.1、電堆52.1、電堆

雙極板質(zhì)子交換膜

碳布/碳紙催化劑202.1、電堆

62.2、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)

氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)是由減壓閥、電磁閥和氫氣回流泵、氫氣濃度傳感器及管路組成。來自氣瓶中的高壓氫氣經(jīng)過減壓閥使得氫氣壓力降低，通過電磁閥控制氫氣進(jìn)入電堆，氫氣回流泵將電堆反應(yīng)后剩余的氫氣回收重新輸入電堆中，提高氫氣能源利用率。212.2、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)

氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)是由減壓閥、電磁閥2.3、空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)包含空氣濾清器、空壓機(jī)/吹風(fēng)機(jī)、空氣增濕器三個(gè)部件。222.3、空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)包含空氣濾清器、空壓機(jī)/吹2.4、水熱管理系統(tǒng)水熱管理系統(tǒng)（ATS）由水泵、散熱風(fēng)扇和水溫傳感器三大部件組成，和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)散熱小循環(huán)系統(tǒng)類似。氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液是由去離子水和乙二醇水溶液按照一定比例調(diào)和成的溶液。232.4、水熱管理系統(tǒng)水熱管理系統(tǒng)（ATS）由水泵、散熱風(fēng)扇和2.5、電控系統(tǒng)

氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（FCU）及各種傳感器構(gòu)成。242.5、電控系統(tǒng)

氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)控2.6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是指數(shù)據(jù)采集器。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以時(shí)刻監(jiān)控氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的各種參數(shù)及狀態(tài)，如發(fā)動(dòng)機(jī)地理位置、運(yùn)行狀態(tài)、各項(xiàng)傳感器參數(shù)等，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，并針對(duì)參數(shù)異常情況實(shí)時(shí)報(bào)警、記錄。252.6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是指數(shù)據(jù)采集器。通過數(shù)據(jù)三、電堆工作原理

陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，質(zhì)子交換膜作為傳遞H+的介質(zhì)，只允許H+通過。工作時(shí)相當(dāng)于一直流電源，陽極即電源負(fù)極，陰極即電源正極。電堆工作時(shí)，氫氣和氧氣分別由進(jìn)口引入，經(jīng)電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經(jīng)雙極板導(dǎo)流均勻分配至電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。26三、電堆工作原理

12三、電堆工作原理由于質(zhì)子交換膜只能傳導(dǎo)質(zhì)子，因此氫離子（即質(zhì)子）可直接穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰