氢气是一种无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度小的气体,氢气的密度只有空气的1/14,即氢气在1标准大气压和0℃时氢气的密度为0.089g/L。因氢气的极难存储的特性,储氢瓶发展已有50多年的历史,从钢瓶到全复合材料气瓶的研制成功,实现了向产品结构合理、质量轻的巨大转变。近年来,当前市场储氢瓶主要使用三型瓶及35MPa铝内胆碳纤维全缠绕气瓶70MPa塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶已经进入使用阶段。
氢系统安装位置,应距车辆边缘有100mm距离,如果距离不足,应设计保护措施。如防撞框架等;
车辆发生碰撞时,主关断阀应根据设计的碰撞级别,立即(自动)关闭,切断向管路的氢气供应;
在安装氢气系统的封闭或半封闭空间的上方的适当位置,至少安装一个或以上氢泄漏探测器,能实时检查氢气的泄漏量,并将信号传递给氢气泄漏警告装置。
我们在设计氢系统集成方案时,应该包括且不限于以上的氢安全要求。
氢燃料电池
氢燃料电池“贵”是产业未能商业化的主要原因之一。2018年-2019年国内氢燃料电池系统价格区间为1-2万元/KW,电堆环节,2019那年下半年由于***支持政策迟迟未发布,部分企业为抢占市场,增加产品上车推广案例,电堆价格逐渐降低,截至2020年11月电堆战略合作售价已低于2000元/Kw,将国内氢燃料电池产品带入快速降价阶段。2020年氢燃料电池氢气循环泵实现批量上车,关键材料中气体扩散层用的碳纸/碳布开始从国外引进或进行自主技术产业化;质子膜、催化剂处于送样检测试验阶段,并且实现批量化产业投产或扩建预计需要2-3年时间,预计到2022年氢燃料电池产业链有望完全实现国产化供应。
燃料电池汽车是一个复杂的汽车系统,控制上也存在很多需要优化的问题。
1)燃料电池本身控制
质子交换膜燃料电池是一个多输入、多输出的非线性时变系统,其系统比较复杂,难以建模,会受到进气压力、温度、湿度、电流密度等多种因素的影响。因此,为了提高系统的工作性能,保持良好的运行状态,恰当的控制策略依然是未来很长一段时间内的研究课题。
2)冷启动控制
当环境温度较低时,启动燃料电池会出现结冰现象,***电堆结构,影响电堆寿命。一般通过关机时吹扫和开机时加热两种方法辅助进行冷启动。如何在保护电堆的前提下缩短冷启动时间,也是对燃料电池汽车发展过程中不得不优化的问题。
3)整车控制
燃料电池从本质上讲是一台发电机,不能储存电能,一般与电池一起作为车辆的能量源,所以燃料电池汽车等价于一台增程式电动汽车,只是用燃料电池代替了发动机。由于燃料电池效率随负载变化、功率响应较慢等等原因,导致在整车动力性、经济性优化控制上依然存在较大提升空间。
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