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衣宝廉:应提高车用燃料电池的可靠性与耐久性

时间:2021-4-18 10:09:28   标签:奔驰cls300  

那么解决的措施,第一件事情就是电电混合,司机把油门踩下去,这个电大概毫秒级到微秒级就变化了,可是燃料电池把电发出来,空气氧气要送进去,这个时间是秒级的,所以燃料电池就跟不上,它就欠气,要反极和腐蚀。一开始做纯燃料电池车,国外怎么做呢?要延迟几秒,即要做预供气,司机踩油门先把气量增加,包括开始买的外国的纯的燃料电池车都有预供气,也就是说踩下去都有延迟,根据速度不一样,延迟时间不一样。

采用了电电混合以后,驾驶性能达到了燃油车的要求,踩下以后锂离子电池先给驱动电机供电,燃料电池增加气体,同时增加功率输出,燃料电池功率输出增加锂离子电池往下降,最后都是燃料电池,锂离子电池电量少的时候给锂离子充电,所以说这个电电混合是必须的,被全世界采用。这个就是我们国家以万钢为代表的搞车的同志提出来的,不是可有可无的事,纯燃料电池车就是要回到预供气那个阶段,它的操作方式跟燃油车不一样。司机的感受不一样,马上是加速不了的,这就是说燃料电池它的功率增加是有一定的限制,得把气供上,所以电电混合以后就解决了这个问题。

二是电池使燃料电池运用更平稳、寿命更长。像丰田为了安全不用锂电池,也有用超电容的,这就是解决了快速加载的问题。

第二个是开路、怠速、低载都会产生高电压。在0.85以上,碳粉的氧化速度也加快,这都会产生铂的流失,铂的流失以后用铂越来越少,所以寿命就会缩短,要控制燃料电池的电压在0.85伏以下,就要限制这些高电位,特别是启动停车。启动停车会造成铂大量的流失。启动停车最有效的办法是采用放电,把高电位消除。高电位不消除,启动停车一次每节电池系统衰减0.35豪伏。消除以后基本上就平稳了,像丰田的电堆,一个电堆370节,一次启停就要下降十几豪伏。

再有一个,低温,水结冰体积会增加,所以一定要解决低温储存和启动问题。电池里边有三种水,一个跟磺酸结合的束缚水,一个是自由活动的自由水,还有是介于之间的半束缚水。半束缚水束缚力越强结冰温度越低,所以在低温下要将燃料电池内自由水全部吹光,这样的话结冰以后才不会破坏膜和电极的结构,启动的时候可以用二次电池辅助加热电堆,在制定一定提升电流程序等就可以启动起来了。

丰田为了更好的解决这个问题,它可以现场测量水含量。现在国内清华大学和化物所都能做到这一点了。最后一个就是阳极水管理,燃料电池的水是在氧电极生成的。所以不能叫氢电极表面有水滴,要搞阳极的氢循环,氢循环搞起来阳极就没有水滴了,这件事情可以延长燃料电池的寿命2000小时以上。

在中国还有一个特点就是硫化氢和二氧化硫,二氧化硫对燃料电池是一个累计性的毒物,二氧化硫多了以后性能比较下降,我们买德国的三辆大巴,在北京开两三个月不行了,后来说是因为北京市冬天大气中的二氧化硫的影响。所以二氧化硫中毒可以用高电位方法扫描清除,但是性能不会恢复到原有的。我们所搞了电化学氧化,我们用电化学的办法把二氧化硫氧化为三氧化硫,氧化就是要做一个电化学反应器,电量消耗很少,空气当中的二氧化硫是PPM极。作为燃料电池除了解决上述问题,我们还要借助锂电池车的经验解决电安全问题,还要解决氢安全问题。要建立燃料电池健康状态的指示。这个车是黄灯还是红灯,红灯得停了,红灯是检修了,绿灯是正常的,另外在突发事故的时候,怎么把燃料电池的电堆电压从200多伏怎么降到安全电压60伏以下,这些工作我们都在做,都有了一些结果。

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