基于燃料电池车辆的车载氢系统设计分析.doc
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1、基于燃料电池车辆的车载氢系统设计分析摘要:相对传统动力车辆而言,燃料电池动力车辆绿色环保、是一种零排放汽车。以纯氢作燃料,通过电化学的方法,将氢和氧结合,生成物是清洁的水;采用其他富氢有机化合物用车载重整器制氢作为燃料电池的燃料。与传统汽车相比减少了机油泄漏的水污染,降低温室气体排放。本文总结了燃料电池有轨电车国内外发展现状和储氢系统、高压气瓶及相关安全检测等车载氢系统技术,针对某燃料电池有轨电车技术,提出车载储氢系统设计方案及氢气加注方案。1国内外燃料电池有轨电车发展现状2007年日本JR公司研制世界首列基于燃料电池的轻轨列车,我国也积极推进氢能及燃料电池有轨电池车发展,初期研发以科研所和高
2、校为主。佛山市高明区有轨电车示范线是国内首条采用氢能源燃料电池的国内示范线路。2车载氢系统技术研究现状氢燃料电池系统:氢燃料电池包括电池和燃料,上游是氢气供应及电池零部件;中游是将上述组装,形成一个完整可投入使用的燃料电池系统,每种系统构成依据不同应用领域有所不同;下游主要包括固定、交通运输和便携式3个主要领域。氢气灌装系统:国外大多采用电解重水法生产氘气,该技术有产品纯度高、重水浪费少、耗能低等多项技术优势。重水为原料,电解后产生氘气和氧气,氧气排空,氘气继续纯化除去HD、H2、O2、N2、D2O等杂质。纯化后的氘气经压缩、干燥后装瓶。化学反应式为:2D2O2D2+O2,总体工艺流程示意图如
3、下:高压储氢瓶:综合考虑压缩能耗、储罐安全、充装设备投资等因素,高压氢气的理想储存压力为3570MPa。车用气瓶分4个类型:型(全金属气瓶)、型(金属内胆纤维环向缠绕气瓶)、型(金属内胆纤维全缠绕气瓶)及型(非金属内胆纤维全缠绕气瓶)。型和型气瓶重容较大,用于车载供氢系统不理想。和型纤维缠绕高压氢气瓶具有承压能力高、质量轻、耐腐蚀性强等能成为国内外研究的热点。目前我国纤维缠绕天然气瓶仅采用型瓶结构。氢气安全检测:燃料电池电堆内部发生氢气泄漏由内部氢气检测装置检测,达到可燃浓度前触发警告。燃料电池模块机箱内,包括车辆发动机舱、试验站或类似的封闭空间内都要有集成氢检测设备。氢气检测应与燃料供应紧急
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