燃料电池——移动领域的多工具电力生产

by NEUMAN & ESSER
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燃料电池——移动领域的多工具电力生产

燃料电池是使用氢气、甲醇或甲烷等燃料与氧气作为氧化剂的装置。这种化学反应的结果是直接发电。与内燃机或涡轮机不同,该过程中没有直接涉及的运动部件。与这些机器不同,燃料不会在火焰或爆炸中燃烧,它是一个电化学过程。在使用氢气的燃料电池中,氢分子与氧分子相遇,它们的相遇只会产生水、热和电。当天气温暖(约65°C)、潮湿,并有铂或钯等催化剂时,这种会议最有效。大多数燃料电池是低温质子交换膜燃料电池(PEMFC)
1838年,Christian Friedrich Schönbein发现氢和氧在浸入硫酸的铂丝之间产生电压。100多年后,这种效应被用于美国国家航空航天局的双子座和阿波罗任务中的燃料电池发电。又一代人之后,1999年,宝马宣布在慕尼黑机场成功进行了为期约5年的氢动力公交车和汽车测试。今天,燃料电池在乘用车、公共汽车、商用车、火车、渡轮卡车中都有一席之地。

在移动领域,燃料电池可以在不改变典型习惯的情况下实现无排放运输。对于乘用车来说,加油只需要3-5分钟,过程与汽油加油相同。
 

可实现的行驶距离仅与氢气罐的尺寸和安装氢气罐的可用空间有关。与纯电动汽车(BEV)不同,寒冷天气不会大幅缩短行驶距离。燃料电池电动汽车(FCEV)的使用非常舒适,其唯一的限制是加氢站的可用性。

在商用车领域,特别是在运输领域,长距离和高负载至关重要。卡车或公共汽车的能源需求需要非常大和重的电池。在这里,燃料电池有其优势。燃料电池驱动的公共汽车在行驶里程和载客量方面没有限制。如果车辆上可以携带足够的氢气,燃料电池卡车的负载没有限制,续航里程也没有限制。燃料电池驱动的公共汽车在冬季没有行驶里程有限的风险,可以很容易地整合到加油策略中
 

虽然该行业正在寻找大量和重载的AE Driven Solutions GmbH发现,现在几乎有一家公司负责面包车和3.5吨级的无排放运输。所有这些包裹服务、快递服务和送货服务都使用这些车辆为私人提供日常服务。由于网上商店的使用越来越多,送至家庭的包裹和商品数量在过去几年呈爆炸式增长,未来几年仍将增长。在大都市地区,纯电池驱动的面包车可能就足够了,但在所有其他情况下,能源需求和负载能力都代表了燃料电池驱动的货车。除了范围和负载外,可靠和可用性还有助于物流部门实现低成本的无排放运输。燃料电池驱动的货车可以很容易地分三班操作,因为它们的加油只需要很短的时间。此外,AE驱动解决方案燃料电池系统采用增程器原理,结合燃料电池的改进操作原理,旨在实现最大的可靠性。显然,燃料电池系统不仅需要对燃料电池堆本身有深入的了解,而且相当一部分知识还在于与电池堆相连的所有组件的操作和控制原理,称为电厂平衡(BOP)。BOP管理燃料电池堆的水和湿度、氢气供应以及空气清洁和压缩。与压力和湿度相关的温度控制对于整个系统的性能和可靠性至关重要。一个经常被低估的影响是环境。穿越阿尔卑斯山或落基山脉的旅程不仅会产生冷空气温度,还需要控制燃料电池入口处的空气湿度,同时需要控制气压,尽管在3000米的高度空气非常稀薄。此外,穿越沙漠会给防喷器带来高温和大量灰尘。所有这些影响都由BOP管理,并有助于提高电源的效率和可靠性
不言而喻,只有几个操作点的增程器系统可以在其操作范围内进行完美优化。减少影响因素的数量可以提高性能,并完美调节空气、氢气、湿度和温度。这一切都有助于作为车辆核心的燃料电池堆的健康