登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
由于燃料电池在零下环境中,其反应生成物水会因低温而冻结,造成燃料电池性能下降,无法启动。冷启动(燃料电池从低于0°C以下成功启动并运行至正常温度(70~80℃)称为冷启动)是燃料电池汽车在冬季运行(尤其是北方冬季)的最大挑战。
(来源:微信公众号“高工氢燃料电池” ID:weixin-gg-fcev 作者:周顾)
衡量冷启动能力的指标有启动最低温度、启动过程耗能和启动时间等。目前丰田在低温启动指标方面排名靠前,2014年已实现燃料电池堆-30℃环境中启动时,35s内达60%额定功率,70s达100%额定功率。
高工氢电了解到,国内公司现阶段大多采用“停机吹扫+启动升温”,即在停机吹扫的基础上,电池启动时使电堆升温融冰的速度快于电堆结冰的速度,来实现冷启动。
从实际运行情况来看,目前国内在低温启动方面的技术称不上很好,只能说勉强“够用”,比如一家燃料电池系统企业配套的公交车在北方运行,冷启动方面问题不大,冬季车辆停机吹扫大致需要几分钟,启动时加热需要10~15分钟的加热时间。当然也有技术能力不错的企业表示能够在8分钟左右完成加热。
“北方冬季车辆前风挡玻璃上经常有大量结冰结霜,低温地区车辆启动本来就需要热机的过程。所以对于燃料电池升温等待时间较长可以接受。”一名业内人士称。
但也有业内人士认为,真正意义上的冷启动,国内要向丰田、现代看齐,开机就跑,不需要加热等待。目前国内冷启动技术落后丰田太多,要追赶国际先进水平,从膜电极到电堆再到系统企业都要参与进去,提升材料性能,使所有环节都能在低温情况下达到自适应。
谈及冷启动技术改进方向,技术人士提出,冷启动应该是“自启+外部加热”共同作用,双管齐下更能够快速助力冷启动。但也有人指出,未来在车用燃料电池系统应该以自启为主,要慢慢淘汰外部升温方式,因为这种方式附带的辅助系统质量体积较大,会占用额外空间、重量、消耗大量能量,加重系统负担,增加制造成本。
值得注意的是,国内几家主流燃料电池企业高层对高工氢电透露,目前在燃料电池冷启动方面所采取的技术是比较保守的,因为比起启动速度,客户更看重的是电堆、系统在低温环境下的使用寿命,当前他们主要关注点还是在提升燃料电池耐久性。
其实下游应用企业的心情可以理解,在燃料电池使用寿命及运行稳定性与否还没有彻底解决好之前,冷启动问题只能暂时往后再放一放,目前差不多够用就行,但终究这是个必然要解决的问题,尤其对于北方应用的燃料电池车辆而言。
下文从技术角度浅谈冷启动的解决方案,以及列出国内目前在冷启动方面做的比较好的产品案例,以供读者参考。
停机吹扫
燃料电池系统冷启动前的停机吹扫是为了避免停机后质子交换膜残余水分冻结而导致电堆性能下降或损坏。根据常用介质模式的不同,可分为三种:鼓风吹扫、干气体吹扫、失压吹扫。
鼓风吹扫是目前应用较广的吹扫方式,其原理是停机后通过空气及氢气供给系统,对电堆进行吹扫带出残余水分。但其不足之处在于,由于膜电极和流场之间的水浓度差异较小,且膜电极组件的扩散层为多孔毛细结构,鼓风吹扫难以在短时间内从流场流道中带走膜电极中的水。
干气体吹扫原理是关机前向电堆冲入干气体介质(一般为惰性气体:氦气或氮气)来排出流场中的水。该方法消耗额外的能量,降低整车的燃油经济性,且时间过长,使膜电极脱水,造成性能损伤,并不适合车载燃料电池系统应用,多用于台架试验,
失压吹扫原理是突然降低空气进气压力,以清除电堆内部的水。学者指出,该方法比干气体吹扫具有更佳的吹扫效果,可以在短时间内更彻底的除去电堆内的残余水分。但并不适用于具有毛细排水板的电堆,且对电堆膜电极的机械强度有较高要求。
启动升温
据了解,电堆冷启动的升温方式主要可划分为两大类,即外部加热升温方式和内部升温方式。
外部升温方式主要有:电加热器加热、电堆逆向加热、催化燃烧加热。
电加热器加热是目前比较常用的一种方式,通过电加热器加热冷却液,加热的冷却液流入电堆的冷却液散热流道,对电堆进行加热。电堆逆向加热即向电堆添加反向电压,使电堆进入电解水或濒临电解水反应的状态,此状态下整个电堆为电加热器,迅速升温。催化燃烧加热是使氢气与氧气在催化燃烧器中燃料发热,利用燃烧后的高热气体加热电堆组件。
内部升温方式主要有:控制电堆输出特质自升温、通过反应物饥饿自升温、通过向电堆内通入反应气体混合物自升温。
通过控制电堆输出特质,实现自升温的方法可分为恒电流法和恒电压法,该类方法具有更佳的节能效果,被丰田的Mirai所采用。但有业内人士指出,该方法的弊端在于,一旦氢气的供给量计算失误,将会导致电堆烧毁,或更加严重的事故。
通过反应物饥饿自升温的原理是,反应物饥饿时,电极上将产生很高的过电位,导致内阻引起的内部发热增加。
通过向电堆内通入反应气体混合物自升温是将少量燃料气体混入阴极供气端一起供入电堆内部,送入阴极的混合气体经催化层催化反应后的能量全部转化为热量,使电堆迅速升温。据悉,该方法会导致空气中的氮气及其他物资在阳极堆积,不适用于以空气为主要反应物的车载燃料电池系统。
冷启动优秀产品案例
近年来,国内以亿华通、新源动力、氢璞创能、捷氢科技、浙江氢途、雄韬氢雄为代表的电堆、燃料电池系统制造企业在冷启动领域投入研发并取得一定成果,努力追赶国际先进水平。
亿华通研发的YHTG60SS燃料电池系统采用石墨双极板,系统额定功率为60kW,功率密度突破500W/kg。这款产品将精准的关机吹扫控制技术与快速冷启动技术相结合,有利于快速升温和有效排水,实现石墨双极板燃料电池发动机-30℃低温启动、-40℃低温存储。
新源动力研发的第二代车用质子交换膜燃料电池电堆模块HYMOD®-36成功应用上汽荣威750、上汽大通FCV80,成为我国首例自主研发、耐久性突破5000小时,可实现-10℃低温启动、-40℃储存。
氢璞创能电堆支持-30℃冷启动以满足北方地区运行需求;低压降流场设计以满足不同的集成需求;最高运行温度到85℃以降低对冷却的需求。电堆允许工作压力高达150kPaG,其中阳极工作压力范围15-130kPaG,阴极工作压力范围0-100kPaG。在1.3A/c㎡(F系列)的电流密度下,单片电压达到0.65V以上。
捷氢科技自主研发的燃料电池系统PROMEP390电堆功率为115kW,体积功率密度为3.1kW/L,可实现-30℃低温冷启动(无需外加热源),已实现与国际先进燃料电池车企的技术对标。
浙江氢途打造的第二代燃料电池发动机产品已实现-30℃低温启动,今年3月,产品配套的公交车在湖北武汉、山西大同正式商业化运行。
雄韬氢雄VISH-60A燃料电池发动机系统性能检验符合GB/T24554-2009《燃料电池发动机性能试验方法》中的规定且符合《动力电池、燃料相关技术指标测试方法》并已通过多项性能试验验证,符合车载条件下的抗震强度,在-30℃的低温环境下能够正常启动运行。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,有投资者在投资者互动平台提问和顺电气,贵公司氢燃料电池项目进展如何?氢燃料电池投产了没有?氢燃料电池还是局限于PPT?和顺电气3月17日在投资者互动平台表示,公司已建成氢燃料电池研发实验室和中试产线,具备燃料电池关键部组件、电池堆及系统集成研发和批量生产能力,所开发出
北极星氢能网获悉,近日,国家知识产权局信息显示,深圳市氢瑞燃料电池科技有限公司和深圳市雄韬电源科技股份有限公司联合申请了一项发明专利,涉及一种热能自适应循环燃料电池电堆结构。该专利于2025年3月18日公布,旨在提升燃料电池性能一致性及寿命。专利摘要显示,本申请涉及一种热能自适应循环燃
北极星氢能网获悉,3月5日,北京市生态环境局等7部门联合发布《北京市促进国四及以下排放标准老旧货车和大中型客车报废更新实施细则》(以下简称《细则》),鼓励全市国四及以下排放标准老旧货车和大中型客车等报废更新。根据不同报废更新车辆类型,可申领补贴6000元至17万元不等。本实施细则给予补贴
北极星氢能网获悉,3月20日,由中国产业发展促进会氢能分会联合30余家氢能产业龙头企业和科研院校共同编写的《中国氢能技术发展研究报告2024》(简称《报告》)在京发布。《报告》着眼于我国氢能全产业链技术发展现状与趋势,围绕氢能“制储输用”各关键环节,从技术发展现状、不同技术路线对比、核心
北极星氢能网获悉,近日,广东石油下属广东力源有限公司商品检验检测分公司获得CMA认证(中国计量认证),成为销售企业首个具备质子交换膜燃料电池汽车用氢气全项分析检测资质的单位。广东石油加快氢能检测技术攻关,依托中国石化“十条龙”科技攻关项目,联合石科院于2022年12月建成华南地区首座车用
近日,松原市交通运输局与中车长客股份公司就“十五五”氢能交通发展规划和氢能源电子导向列车项目召开座谈会,双方就项目的技术细节、运营模式、配套设施建设等方面进行了研讨。座谈中,中车长客股份公司市场经理详细介绍了氢能源电子导向列车的技术优势、运营案例以及在松原落地的初步规划。松原市交
北极星氢能网获悉,山西省工业和信息化厅发布《山西省重点产业链能级跃升2025年行动计划》。行动计划指出,力争到2025年底,山西省级产业链整体营收突破8000亿元,链主企业达到45家以上,链核企业突破120家,产业链企业突破800家;产业集群和产业链融合发展取得新进展,产业链现代化水平进一步提升,上
北极星氢能网获悉,近日,国家知识产权局信息显示,东旭科技集团有限公司公布了3项发明专利,分别是氢燃料电池防阴极水堵系统及控制方法、高熵合金材料及其制备方法和应用以及膜电极及其制备方法和应用。涉及冶金领域,旨在提高氢燃料电池系统的稳定性和提升材料的储氢性能。氢燃料电池防阴极水堵系统
北极星氢能网获悉,3月14日,国家知识产权局信息显示,北京氢璞创能科技有限公司近日获得一项实用新型专利授权,专利名称为“一种燃料电池装堆工装”,该专利旨在提高燃料电池电堆的整齐度、性能及寿命,降低设备精度要求,适用于不同尺寸的电堆产品。专利摘要显示,本实用新型提供一种燃料电池装堆工
北极星氢能网获悉,3月12日,国家能源集团新朔铁路首次完成国内首台2400千瓦大功率氢能源动力调车机车C1修程,此前完成了国内首台重载运输干调一体化电电双源制大功率机车C1修程,标志着我国重载铁路新型装备市场化运用取得关键突破。面对重载铁路新型机车检修工艺“零”的空白,为突破氢燃料电池、动
北极星氢能网获悉,3月18日,国家知识产权局信息显示,中车长春轨道客车股份有限公司申请一项名为“一种适用于磁悬浮轨道车辆的氢能动力系统”的专利,公开号CN119636820A,申请日期为2025年1月2日。专利摘要显示,本发明提供一种适用于磁悬浮轨道车辆的氢能动力系统,包括储氢系统、氢燃料电池系统、
北极星氢能网获悉,近日,广东石油下属广东力源有限公司商品检验检测分公司获得CMA认证(中国计量认证),成为销售企业首个具备质子交换膜燃料电池汽车用氢气全项分析检测资质的单位。广东石油加快氢能检测技术攻关,依托中国石化“十条龙”科技攻关项目,联合石科院于2022年12月建成华南地区首座车用
北极星氢能网获悉,山西省工业和信息化厅发布《山西省重点产业链能级跃升2025年行动计划》。行动计划指出,力争到2025年底,山西省级产业链整体营收突破8000亿元,链主企业达到45家以上,链核企业突破120家,产业链企业突破800家;产业集群和产业链融合发展取得新进展,产业链现代化水平进一步提升,上
根据《宁波市氢能示范应用扶持暂行办法》(甬能源综合〔2021〕93号),《关于进一步做好氢能示范应用扶持有关工作的通知》(甬能源综合〔2024〕105号),经组织申报、区(县、市)核查、市级部门审查、专家评审等程序,现将2025年宁波市氢能示范应用第一批补贴情况进行公示,其中加氢站建设本期补贴500
北极星氢能网获悉,近日,河南郑州市启动2023年燃料电池汽车示范应用奖励自己申报工作。详情如下:郑州市工业和信息化局郑州市财政局关于组织郑州市2023年燃料电池汽车示范应用奖励资金申报工作的通知各有关企业:为贯彻落实《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》(财建〔2020〕394号)和《关于启动
“过去的一年,全国政协聚焦绿色低碳高质量发展这一治本之策,大力推动绿色生产方式和生活方式,助推产业绿色升级。这也是我近几年持续关注的问题。”谈及如何进一步推动重点领域绿色转型,全国政协委员、辽宁省科技厅厅长蔡睿这样说。氢能产业是国家战略性新兴产业重点发展方向。近年来,辽宁省在氢能
北极星氢能网获悉,随着《中华人民共和国能源法》正式实施,明确了积极有序推进氢能开发利用,促进氢能产业高质量发展。当前,氢能产业正在我国加速培育,制备、储运、加氢、燃料电池等主要技术不断突破,基础设施建设加快进行,产业规模日益壮大。在制造业基础雄厚的江苏张家港,一条氢能“制、储、输
关于促进氢能产业持续发展的建议江苏代表团薛济萍关于促进氢能产业持续发展的建议江苏代表团薛济萍为推动“双碳”目标的实现,2021年8月,国家五部门联合发布了《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》,并于2021年12月底,批复京津冀、上海、广东、郑州、河北为燃料电池汽车示范应用城市群。示范
近日,国家氢燃料电池汽车质量检验检测中心(筹)顺利通过中国合格评定国家认可委员会(CNAS)实验室认可和国家认证认可监督管理委员会(CMA)检验检测机构资质认定的现场评审。这标志着该中心在检测能力建设上取得重大突破,为其正式投入运行奠定了坚实基础。国家氢燃料电池汽车质量检验检测中心位于
北极星氢能网获悉,近日,中汽协公布了2025年1月中国汽车工业发展情况。其中燃料电池汽车在1月产量为59辆,同比下降80.8%,销量为132辆,同比下降65.1%。新能源汽车产销分别完成101.5万辆和94.4万辆,同比分别增长29%和29.4%。
北极星氢能网获悉,2月12日,中山市政府官网发布了《中山市进一步推动新能源产业做大做强的若干政策措施》,其中氢能方面指出:支持开展关键核心技术攻关。通过“揭榜制”“赛马制”等组织方式,对标国际领先水平,以产业化为导向,围绕风电、光伏、氢能、核能、储能等新能源领域开展关键核心技术攻关
北极星氢能网获悉,1月17日,宁波市镇海区人民政府发布《关于2024年度镇海区氢燃料电池汽车示范应用专项资金补贴情况公示》。根据公示,宁波镇海区2024年度拟发放的资金补贴为1100万,共有110辆氢燃料电池汽车享受补助,主要由三家车辆运营公司分享。详情如下:关于2024年度镇海区氢燃料电池汽车示范应
北极星氢能网获悉,有投资者在投资者互动平台提问和顺电气,贵公司氢燃料电池项目进展如何?氢燃料电池投产了没有?氢燃料电池还是局限于PPT?和顺电气3月17日在投资者互动平台表示,公司已建成氢燃料电池研发实验室和中试产线,具备燃料电池关键部组件、电池堆及系统集成研发和批量生产能力,所开发出
北极星氢能网获悉,3月5日,北京市生态环境局等7部门联合发布《北京市促进国四及以下排放标准老旧货车和大中型客车报废更新实施细则》(以下简称《细则》),鼓励全市国四及以下排放标准老旧货车和大中型客车等报废更新。根据不同报废更新车辆类型,可申领补贴6000元至17万元不等。本实施细则给予补贴
近日,松原市交通运输局与中车长客股份公司就“十五五”氢能交通发展规划和氢能源电子导向列车项目召开座谈会,双方就项目的技术细节、运营模式、配套设施建设等方面进行了研讨。座谈中,中车长客股份公司市场经理详细介绍了氢能源电子导向列车的技术优势、运营案例以及在松原落地的初步规划。松原市交
北极星氢能网获悉,山西省工业和信息化厅发布《山西省重点产业链能级跃升2025年行动计划》。行动计划指出,力争到2025年底,山西省级产业链整体营收突破8000亿元,链主企业达到45家以上,链核企业突破120家,产业链企业突破800家;产业集群和产业链融合发展取得新进展,产业链现代化水平进一步提升,上
北极星氢能网获悉,近日,国家知识产权局信息显示,东旭科技集团有限公司公布了3项发明专利,分别是氢燃料电池防阴极水堵系统及控制方法、高熵合金材料及其制备方法和应用以及膜电极及其制备方法和应用。涉及冶金领域,旨在提高氢燃料电池系统的稳定性和提升材料的储氢性能。氢燃料电池防阴极水堵系统
北极星氢能网获悉,3月18日,国家知识产权局信息显示,中车长春轨道客车股份有限公司申请一项名为“一种适用于磁悬浮轨道车辆的氢能动力系统”的专利,公开号CN119636820A,申请日期为2025年1月2日。专利摘要显示,本发明提供一种适用于磁悬浮轨道车辆的氢能动力系统,包括储氢系统、氢燃料电池系统、
北极星氢能网获悉,3月19日据外媒报道,荷兰氢能生产商HyERPower正在开发荷兰首座氢能发电供热一体化工厂,HyER发电厂将安装在Vlissingen的创新中心KAAP,该工厂计划于年底运营。HyERPower开发的是一种氢动力系统来产生热量和电力,该工厂将结合热泵、燃料电池系统和储能技术,为企业的电力和热力需求
地处长三角腹地的常熟高新区,正以制造业的深厚底蕴为基石,悄然酝酿着一场氢能产业的发展浪潮。据悉,常熟高新区的氢能产业,得益于汽车零部件产业基础雄厚,为氢能产业的发展提供了有力支撑。丰田、重塑、治臻、捷氢等40余家氢能企业安家落户,投资项目超50个。区内的重塑科技是上海重塑在华东地区的
孝义经济开发区作为山西重要的工业基地,加速传统产业智能化、绿色化升级改造,推进新兴产业培育壮大,发展形成了煤炭、焦化、氧化铝等强大的传统优势产业集群。据悉,孝义区不断强化科技赋能,推动氢能、碳基新材料、铝镁新材料、固废综合利用、白酒五大新兴产业蓬勃发展。氢能产业已初步构建“气—站
北极星氢能网获悉,浙江嘉兴日前印发《嘉兴市推动经济高质量发展若干政策(2025年版)》。通过最新政策获悉,嘉兴市不断加快构建嘉兴特色现代化产业体系,紧紧围绕“135N”先进制造业集群发展,培育壮大新兴产业,积极前瞻布局未来产业,推动“两化”改造提速提质提效,推动历史经典产业高质量传承发展
2025年氢燃料电池产业的开端并不顺利。多家燃料电池车企宣布破产倒闭,燃料电池企业“卖身”求存或改变战略,全球范围内氢能投资收紧,每一个信号都在暗示:这场洗牌,比预想中来得更猛烈。但产业“先驱”丰田的氢能步伐依旧坚定,通过技术产业化迭代、应用范围拓宽、氢能生态打造等,开启了其氢能战略
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!