燃料电池全面分析(二):六大分类,制储运加,洋葱模式

  • 时间:
  • 浏览:0
  • 来源:彩神8快3

本文为燃料电池全面分析系列,共分三篇,本篇是技术分析。

燃料电池主要由正极、负极、电解质三每项组成,原理是氧化还原反应,反应实质是燃料和氧气处在反应生水就让 某些产物。

1. 分类:6 大类,PEMFC 质子交换膜为主 

根据工作温度、电池内载流子和前端燃料的不同,燃料电池分为以下 6 大类。

按照使用温度分类如下

受益交通应用拉动,PEMFC 质子交换膜燃料电池经常冒出跨越式发展。

PEMFC 质子交换膜燃料电池具有高比功率、可快速启动、无腐蚀性、反应温度低、氧化剂需求低等优势,是当前燃料电池汽车的首选。

AFC 碱性燃料电池:成本偏高,主要应用于航天领域

PAFC 磷酸燃料电池:波特率较低(40%),小型电站应用

MCFC 熔融碳酸盐燃料电池:运行温度高(10000度),大型电站应用

SOFC 气体氧化物燃料电池:运行温度高(10000度),未来潜力较大 

PEMFC 质子交换膜燃料电池:低温运行(1000度),主要应用于交通领域

DMFC 工业乙醇乙酯燃料电池:运行温度适中(1000~11000度),主要应用于消费电子

2. 产业链:上游气体制备运输储存,中游燃料电池,下游应用

3. 技术路线图:功率密度 > 2kW/kg,耐久性 > 100000h

《节能与新能源汽车技术路线图》为我国燃料电池汽车的发展指明了方向:电堆的比功率和寿命是主要的技术参数目标,全产业链均有技术创新需求。 

实施路径图:系统→发动机→电堆→膜电极→催化剂&质子交换膜

采取“剥洋葱模式”,层层深入,将技术链逐环解耦

第有八个层次,研发燃料电池的混合动力系统,发动机外协;

第八个层次,研发了燃料电池发动机,燃料电池的电堆外协;

第有八个层次,研发燃料电池电堆,燃料电池膜电极外协;

第八个层次,研发燃料电池膜电极,核心是质子交换膜和催化剂。

4. 5 种制氢最好的办法:煤气化/焦炉气副产成本最低 10 元/Kg,电解水环保 1000 元/Kg

制氢主要分为 5 种技术路线

全球来看,目前主要的制氢原料 96% 以上来源于传统能源的化学重整,日本盐水电解的产能占所有制氢产能的 63%

各种制氢最好的办法成本如下

5. 储氢:高压气态为主,固态合金是未来方向

储氢最好的办法有五种,分别是气态储氢、液态储氢、固态储氢。 

各种储氢最好的办法对比如下 

6. 运氢:少许气态管道运输,少许固液车船运输

常见的运输最好的办法有液化汽车运输、高压气体汽车运输和管道运输(最好的办法一、二、三),目前各国正在研发氢载体最好的办法运输氢(最好的办法四),采用各种基本运输最好的办法的组合运输形式。

7. 加氢站:三站合一,站内制氢为主,中央制氢补充

加氢站的技术路线有站内制氢技术(电解水制氢、绿帘石气重整制氢)和外供氢技术,朋友看好站内制氢加氢方案发展前景

加氢站、加油站、加气站三站合建,防止城市用地难和安全管理间题。

气体压缩机、高压储氢罐、气体加注机是加氢站系统的三大核心装备。 

截至 2017 年底,全球共有 328 座正在运营的加氢站

到 2020 年,中国规划建成 1000 座加氢站。 

8. 燃料电池汽车:燃料电池系统/发动机+辅助电池系统+储氢瓶+电机+电控

9. 燃料电池系统/发动机:电堆、DC/DC、空气系统、气体系统

10. 燃料电池堆:占系统成本 1000%,核心是膜电极、双极板 

原理:利用质子交换膜技术,使气体在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下,在阳极将气体催化分解成为质子,那些质子通过质子交换膜到达阴极,在气体的分解过程中释放出电子,电子通过负载被引出到阴极,那我就产生了电能。 

燃料电池堆是电池系统的心脏,成本占电池系统一半以上 

单体燃料电池由双极板、膜电极组件(MEA)、密封性圈等部件组成,其中膜电极组件成本占燃料电池堆的 1000%,主就是我我由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层组成。

11. MEA 膜电极:催化剂、质子交换膜、气体扩散层

膜电极(membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池处在电化学反应的场所,是传递电子和质子的介质,为反应气体、尾气和液态水的进出提供通道,膜电极是质子交换膜燃料电池的心脏。膜电极通常由 5 每项组成,即底下的质子交换膜、两侧的阳极催化层和阴极催化层,最外侧的阳极气体扩散层和阴极气体扩散层。

催化剂:单车铂用量 < 10g,国内可小规模生产

催化剂作用于气体,使电子背叛氢原子。目前 Pt/C  载体型催化剂是 PEMFC  最常用的催化剂 剂,由纳米级的 Pt 颗粒(3~5nm)和支撑那些 Pt 颗粒的大比皮下组织积活性炭构成。 

质子交换膜:全氟磺酸膜是主流,国内具备量产能力

质子交换膜的主要作用有有八个:一方面为电解质提供氢离子通道,一方面作为隔膜隔离两极反应气体。此外,质子交换膜还需要对催化剂层起到支撑作用。

质子交换膜类型主要包括全氟磺酸质子交换膜、非全氟化质子交换膜、无氟化质子交换膜、复合膜以及高温膜。 

全氟磺酸膜成型工艺可分为三类:PESIM挤出成型工艺、溶液浇铸成型工艺和复合成型工艺。

GDL 气体扩散层:核心是碳纸,国内小规模生产

气体扩散层通常由基底层和微孔层组成,基底层通常使用多孔的碳纤维纸、碳纤维织布、 碳纤维非纺材料及碳黑纸,主要起到支撑微孔层的催化层的作用,微孔层主就是我我改善基底层孔隙社会形态的一层碳粉,目的是降低催化层和基底层之间的接触电阻,使得流道气体以及产生水均布分配。

12. 双极板:石墨板应用广泛,金属板能量密度高,国内小规模生产

双极板是电堆的核心社会形态零部件,起到均匀分配气体、排水、导热、导电的作用,占整个燃料电池 1000% 的重量和 20% 的成本。 

双极板材料主要包括石墨、金属以及复合材料三类。 

13. 空气循环系统:核心是涡轮/螺杆空气压缩机

空气循环系统主要由空气压缩机、膨胀机、电机、连接管道等组成,总成本占燃料电池系统的 22%,工作能耗占燃料电池输出功率的 20~1000%。 

工作原理:空气通过压缩机增压就让 ,经过加湿防止送入到燃料电池反应堆,在那里和来自于氢源的气体处在电化学反应,输出电能用于动力输出。输入气体在消耗了每项氧气就让 ,排出反应堆,通过分水,去雾就让 ,通过膨胀器从压力气体中回收每项压力能,将其转化为机械能反馈到空气压缩机,从而节省供气单元所需要的电能。 

14. 气体供给系统:核心是储氢瓶

车载供氢系统包括压力流量调整元件、气体泄漏传感器、供氢管路、控制系统、 气体再循环系统等,核心是储氢瓶。

储氢瓶:70 MPa 是未来趋势,国内已有样品

储氢瓶是车辆续航里程的决定因素,常用的储氢瓶分为 5 种类型。 

70 MPa 储氢瓶 是未来趋势 

15. 专利

专利技术经历高速增长后的回落过程中 

日本引领技术发展,中国国际排名第三

车企掌握产业技术的话权,丰田、日产、本田、松下、东芝居前

最后奉上丰田燃料电池系统视频。

*本文由盖世汽车大V说专栏作者撰写,朋友为本文的真实性和化立性负责,观点仅代表各自 ,不代表盖世汽车。本文版权归原创作者和盖世汽车所有,禁止转载,违规转载法律必究。

猜你喜欢

彩神彩票技巧官方 山东威海捕捞宰杀江豚者被刑拘

外国前前男友举报江豚被当街宰杀该动物算不算为江豚曾引争议山东威海捕捞宰杀江豚者被刑拘近日,一组山东威海其他同学当街宰杀江豚的照片在网络热传。接到外国前前男友的举报后,威海市南海

2019-12-05

彩神8快3苹果版 企业贷款加权平均利率已连续六个月下降 助力小微企业降低融资成本

4月17日召开的国务院常务会议,选者了进一步降低小微企业融资成本的妙招,加大金融对实体经济的支持。在4月25日召开的国务院政策例行吹风会上,人民银行副行长刘国强介绍,2018年

2019-12-05

致敬!“走向战争”的军中“花木兰”

【联播+】她,不懂时尚不追潮流,却能敏锐捕捉到最新的军事浪潮;她,不施粉黛不事打扮,却掌握最前沿的信息技术;她,不爱红装爱武装,从军营走向战场,用技术聚焦实战。33年军旅生涯,

2019-12-05

北京今年将特别加快行政副中心建设

千龙-法安徽快3开奖结果查询晚联合报道(记者李洁陈斯)今天(安徽快3开奖结果查询7日)上午,第十二届全国人大四次会议北京团举行全体会议并对中外媒体开放。北京市常务副市长李士祥在

2019-12-05

彩神1下载官方“老爸”和他的400多个孩子

这麼人感动,都在人质疑。他总爱 不厌其烦地解释:类式 孩子都在收养的,就说 长期寄宿在隔壁家,他就说 另一个帮助者。事实上,王浩楠总爱 扮演着父亲的角色

2019-12-05