航空用燃料電池電堆主要用于無人機(jī)、小型飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng),功率從幾百瓦到幾十千瓦不等,具有重量輕、效率高、排放清潔等優(yōu)勢(shì),可大幅提升航空器的續(xù)航時(shí)間。無人機(jī)用燃料電池電堆要求質(zhì)量功率密度高于 400W/kg,以減輕機(jī)身重量,目前通過采用輕量化材料(如碳纖維外殼、金屬雙極板)和緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),已能滿足這一要求。小型飛機(jī)用燃料電池電堆則需具備更高的可靠性和安全性,需通過嚴(yán)格的航空認(rèn)證測(cè)試。目前美國(guó)、德國(guó)等國(guó)已開展燃料電池?zé)o人機(jī)和小型飛機(jī)的試飛試驗(yàn),國(guó)內(nèi)也在積極推進(jìn)相關(guān)技術(shù)研發(fā)。?新型復(fù)合材料雙極板讓燃料電池電堆更輕便!貴州系統(tǒng)集成燃料電池電堆技術(shù)
家用燃料電池電堆通常與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(CHP)結(jié)合,功率為 1-5kW,為家庭提供電力和熱水,實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。這類電堆多采用天然氣重整制氫技術(shù),無需外部加氫,使用便捷,能源綜合利用效率可達(dá) 90% 以上。家用電堆的設(shè)計(jì)注重安全性和靜音性,運(yùn)行噪音低于 50 分貝,不會(huì)影響家庭生活;同時(shí)具備自動(dòng)啟停、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,用戶可通過手機(jī) APP 查看運(yùn)行狀態(tài)和能源消耗情況。目前日本、德國(guó)等國(guó)的家用燃料電池電堆已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣,國(guó)內(nèi)也在開展示范應(yīng)用,未來有望成為家庭能源供應(yīng)的重要方式。?陜西額定功率燃料電池電堆OEM燃料電池電堆的性能測(cè)試需模擬實(shí)際運(yùn)行工況。
低成本燃料電池電堆的研發(fā)是行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn),除了優(yōu)化材料和工藝外,新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是重要突破方向。例如,無膜燃料電池電堆省去了昂貴的質(zhì)子交換膜,采用液態(tài)電解質(zhì)或固態(tài)電解質(zhì)替代,大幅降低成本;平板式電堆采用扁平化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化組裝工藝,提高生產(chǎn)效率;自呼吸式電堆無需空壓機(jī),通過自然通風(fēng)供應(yīng)氧氣,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并降低能耗。這些新型結(jié)構(gòu)電堆雖然在性能或適用場(chǎng)景上存在一定局限,但為低成本電堆的發(fā)展提供了新思路,目前處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)或小試階段。?
熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)電堆是另一種高溫燃料電池電堆類型,工作溫度約 600-700℃,電解質(zhì)為熔融碳酸鹽,無需貴金屬催化劑,可直接利用天然氣、煤氣等燃料。MCFC 電堆的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 50% 以上,結(jié)合余熱回收的聯(lián)合循環(huán)效率可超過 60%,主要用于大型固定電站和工業(yè)余熱利用場(chǎng)景。其缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)(需數(shù)小時(shí))、電解質(zhì)易腐蝕電極材料、壽命相對(duì)較短(通常為 20000-30000 小時(shí))。目前 MCFC 電堆在日本、美國(guó)等國(guó)已有商業(yè)化應(yīng)用,國(guó)內(nèi)處于研發(fā)和中試階段。?燃料電池電堆的快速響應(yīng)能力滿足車輛動(dòng)態(tài)需求!
燃料電池電堆的低溫儲(chǔ)存性能是其環(huán)境適應(yīng)性的重要組成部分,需保證在 - 40℃以下的低溫儲(chǔ)存后仍能正常啟動(dòng)和運(yùn)行。低溫儲(chǔ)存時(shí),電堆內(nèi)部殘留的水分可能結(jié)冰,導(dǎo)致膜電極損壞、密封件失效,因此儲(chǔ)存前需對(duì)電堆進(jìn)行干燥處理,去除內(nèi)部水分。同時(shí),電堆外殼需采用耐低溫材料,防止低溫下脆化破裂;密封件需采用耐低溫橡膠(如硅橡膠、氟橡膠),確保低溫下仍具有良好的彈性。通過優(yōu)化儲(chǔ)存工藝和材料選擇,目前燃料電池電堆可在 - 40℃環(huán)境下儲(chǔ)存 1 年以上,儲(chǔ)存后性能衰減率低于 5%。?長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行會(huì)加速燃料電池電堆衰減嗎?貴州重卡續(xù)航提升燃料電池電堆定制開發(fā)
燃料電池電堆的氣體擴(kuò)散層需具備多孔透氣特性;貴州系統(tǒng)集成燃料電池電堆技術(shù)
燃料電池電堆的抗沖擊性能對(duì)車用和便攜式場(chǎng)景至關(guān)重要,需能承受車輛行駛或攜帶過程中的沖擊和振動(dòng)。抗沖擊性能的提升主要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)現(xiàn),如采用彈性支撐結(jié)構(gòu)減少外部沖擊對(duì)電堆內(nèi)部的影響;加強(qiáng)單電池之間的連接強(qiáng)度,防止堆疊松動(dòng);選用強(qiáng)度材料制作外殼和雙極板,提高整體結(jié)構(gòu)剛性。電堆需通過沖擊測(cè)試驗(yàn)證其抗沖擊性能,根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同,沖擊加速度要求從 50g 到 200g 不等(g 為重力加速度),測(cè)試后電堆性能衰減率需控制在 10% 以內(nèi)。?貴州系統(tǒng)集成燃料電池電堆技術(shù)
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