【正文】 子交換膜燃料電池車Zafira，采用甲醇重整供氫，時速可達75 km，從0至60 km／h加速時問只需2Os；接著該公司又開發(fā)出幾種新型燃料電池汽車，其中使用液氫燃料電池的零排放概念車“氫動一號”，加速快，操作靈活，從0至100 kIn／h加速僅16 s，最高時速可達140 km，續(xù)駛里程4O0 km。燃料電池動力輸出功率15 kw，標稱電壓l25 V，電流120 A，汽車時速從0到30 km的加速時間為10s，行程達60 km。除常用的氫和甲醇等燃料外，美國賓西法尼亞大學經(jīng)過研究和試驗，證明甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷、液化氣和煤油等碳氫化合物都可以經(jīng)過改質(zhì)來轉(zhuǎn)換H2作為燃料電池的燃料，但工藝有所不同。 缺點a．汽油是石化燃料，仍然需要依賴石油能源。 優(yōu)點a．汽油已經(jīng)有完善的生產(chǎn)、儲存、保管、運輸系統(tǒng)，添加十分方便，不需要重復進行投資。汽油采用和甲醇相似的改質(zhì)裝置與設(shè)備，將汽油經(jīng)過改質(zhì)處理可以獲得氫氣。 汽油汽油作為汽車的燃料已有100多年歷史，但作為內(nèi)燃機汽車的燃料，汽油熱量轉(zhuǎn)換的效率僅為12％～15％。整個改質(zhì)系統(tǒng)裝有較復雜的泵、閥和管道等附屬裝置，體積大，結(jié)構(gòu)復雜，對FCEV的總布置較困難。 甲醇燃料的缺點a．用甲醇制氫的制造裝備復雜。b．甲醇的改質(zhì)技術(shù)較成熟，改質(zhì)時操作溫度較低(300 oC)，目前一些燃料專業(yè)公司已有商品化的甲醇改質(zhì)裝備系統(tǒng)出售，適合裝配各種不同的車型。 甲醇燃料的優(yōu)點a．甲醇可以用天然氣和有機物生產(chǎn)，擺脫了對石油的依賴。 用甲醇制氫的方法甲醇經(jīng)過改質(zhì)操作后，從碳氫化合物中分解出氫氣。不需要對燃料進行二次轉(zhuǎn)化，能夠減少氮氧化合物(NOx)和碳氫化合物(HC)的排放。甲醇的生產(chǎn)、儲存、保管、充加、攜帶和運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)不需要特別的儲存和運載裝置。甲醇的儲存、保管、添加、攜帶和運輸都比氫氣方便，采取有效的防腐措施，提高各種管道閥門和泵的防腐蝕能力后，甲醇可以利用現(xiàn)成的汽油儲運系統(tǒng)。最常采用的是甲醇和汽油。 缺點工廠化地面固定的制氫系統(tǒng)是一個龐大、復雜的系統(tǒng)工程，需要建立大規(guī)模的氫氣制造廠、灌裝廠、運輸系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)和添加網(wǎng)絡(luò)，以及系統(tǒng)的安全防護體系等，建立起來需要大量的投資和較長的時間。用液態(tài)氫一次充氫的行駛里程可達400500 km。隨著氫氣儲存裝置的改進，氫氣儲存裝置在FCEV上的布置問題將進一步得到解決。吸附合金的儲氫裝置如圖8所示。戴一克汽車公司采用世紀電池公司Millennium Cell開發(fā)的NaBH4氫吸附合金安全可靠，一次充氫后續(xù)駛里程達至U483 km。在冷卻狀態(tài)和10 MPa的壓力下壓人氫氣，在使用時加熱將氫釋放出來。一般吸附合金可能的儲藏氫的量為10001100 mL。 儲氫合金儲存的氫氣氫吸附合金有：FeTiHMgHLaNi5HNaBH。液態(tài)氫儲存在特制的用碳纖維增強、雙層金屬或塑料內(nèi)襯、耐爆破壓力達到94．8 MPa的圓柱形的儲氫罐中(圖7)，在罐壁之間要抽成真空，以減少熱傳導，如果出現(xiàn)細微熱量的熱傳導，也會使液態(tài)氫蒸發(fā)而造成能量損失。 液化氫氣液化氫氣具有最高儲存密度，但需要采用高壓一超低溫技術(shù)來保持氫氣呈液態(tài)。氫氣的灌裝需要復雜的灌裝設(shè)備，灌裝時間也很長，還需要消耗一定的能量。例如：排量為3 L，質(zhì)量為1 500 kg的FCEV行駛560 km需要6．8 kg的氫氣。轎車一般將壓縮氫氣儲存罐(圖6)裝在底盤后部，客車一般將壓縮氫氣儲存罐裝在車身的頂部。目前大多數(shù)FCEV采用了壓縮氫氣。 壓縮氫氣FCEV采用的壓縮氫氣用纖維增強的高壓密封容器儲存，以保證氫氣儲存的安全性。氫氣供應(yīng)是一個嚴格的系統(tǒng)1_程，在整個氫氣供應(yīng)系統(tǒng)中，都應(yīng)該采取有效的安全防范措施和救援設(shè)施。如果處理不慎，就會存在火災(zāi)和爆炸的隱患。燃料電池所使用的氣態(tài)或液態(tài)氫是一種無氣味的透明氣體，泄漏到大氣中后，一般不容易發(fā)覺，氣態(tài)或液態(tài)氫的生產(chǎn)、儲存、保管、充加、攜帶和運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)中可能存在氫氣的泄漏。 地面固定的制氫系統(tǒng)工廠化氫氣的制備方法有：④用裂解法從天然氣或石油氣中制取氫；②用水煤氣法從焦碳或白煤中制取氫；⑧用“改質(zhì)法”從醇類或烴類中制取氫；④用電解法或太陽能從水中制取氫；⑤從含氫的工業(yè)尾氣中提取氫；⑥生物制氫等。制動減速過程中，制動力既要滿足較大制動強度的要求，又要受到電機運行速度和電池荷電狀態(tài)等方面的影響，單一的再生制動可能導致電機制動力不足，為保證制動效能的穩(wěn)定性，目前較多是采用由摩擦制動和再生制動組成的復合制動系統(tǒng)。 再生制動再生制動，即在車輛減速或制動過程中，通過帶動電機發(fā)電的方式，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能存儲在輔助蓄電池中，實現(xiàn)能量回收，同時產(chǎn)生車輛所需的部分制動力。為了確保系統(tǒng)安全，在供氫管路中安裝具有流量限制功能的溢流閥。加注口按35 MPa 壓力標準選取，加注口內(nèi)部具有顆粒過濾功能，可以對加注氣體進行過濾，具有單向截止等功能。氫瓶采用35 MPa 的儲氫壓力，在氫瓶頂端裝有一體式組合瓶閥。目前常用的制氫方法是電解水、裂解石油、煤和天然氣制氫，制取的過程會消耗大量的能源。加熱過的循環(huán)水通過循環(huán)水泵帶入電堆，從而實現(xiàn)給電堆加熱。2）在低溫情況下，雖然電堆持續(xù)發(fā)電會產(chǎn)生熱量，但是在室溫較低或者燃料電池輕載的情況下，在短時間內(nèi)很難使溫度達到合適范圍，這時可采用電熱絲對循環(huán)水進行加熱，電熱絲的加熱方式采用分擋控制方式，電熱絲由幾條并聯(lián)的電熱絲組成，分別對應(yīng)不同的擋位。調(diào)節(jié)風扇轉(zhuǎn)速可以使冷卻循環(huán)水的溫度控制在合適范圍。溫度控制問題可以分為2 種情況：1）在高溫情況下，電堆溫度不能自然下降，此時，可以借助冷卻風扇和循環(huán)水泵帶走電堆的熱量，從而降低電堆溫度。特別是溫度過高或超溫運行，膜會出現(xiàn)微孔，使得氫氣進入空氣系統(tǒng)，危及運行安全；溫度過低則會降低催化劑活性，影響化學反應(yīng)過程。 燃料電池堆溫度控制系統(tǒng)燃料電池堆溫度對燃料電池性能、壽命和運行安全有較大影響。 燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)一個燃料電池系統(tǒng)由燃料電池堆、熱交換器及空氣壓縮機等子系統(tǒng)組成，如圖3 所示。這些核心部件的布置，不僅要考慮布置方案的