燃料电池混合动力应用.ppt

燃料电池混合动力应用及展望燃料电池混合动力应用及展望 主要内容主要内容•意义意义•应用形式及研究实例应用形式及研究实例o同超级电容联用同超级电容联用o同二次电池联用同二次电池联用o同光电解池联用同光电解池联用•车用混合动力车用混合动力•展望展望高效环境友好安静可靠性高为什么要用混合动力？为什么要用混合动力？ A 在瞬时的大功率需求下性能有限B 燃料电池成本昂贵C 燃料电池热管理D ●●●燃料电池的优势:燃料电池存在的问题★ 捕获或回收其他形式的能量混合应用的主要形式混合应用的主要形式 Ø同超级电容联用 Ø同二次电池联用 Ø同光电池光解池联用 Maxwell Technologies in the United StatesNESS Capacitor Company in South KoreaOkamura Laboratory in JapanEPCOS in Europe.超级电容的主要生产厂商研究实例Louis.P. Jarvis et al.Journal of Power Sources. 1999（79） 60–631System 25 W PEMFC and 70 F capacitor hybrid baseline curve.实验： 25W的质子交换膜燃料电池（PEMFC） 70F电容，Panasonic 方式：并行连接测试：(18W2min-2.5W18min)循环负载实验结果：单独由燃料电池不能维持10秒钟 混合应用可以运行24h没有发现电池性能降低同超级电容联用同超级电容联用 同二次电池联用同二次电池联用 (1/4)(1/4) P Passive connectedWith partially depleted batteryWith fully charged　batteryPassive 联结方式不能联结方式不能使燃料电池性能得到充使燃料电池性能得到充分发挥分发挥with voltage regulatorand partially depleted battery同二次电池联用同二次电池联用(2/4)(2/4) Actively connectedWith voltage clippingand fully charged batteryDMFC 8 cells 输出125mW锂电池 750mWh(model: SK BAT300S)Jaesung Han, E.-S. Park. Journal of Power Sources. 2002 (112) 477–483结果：只用燃料电池却几乎不能提供通话能力 同锂离子电池联用可以提供通话15分钟Voltage variation during talk and standby modes.研究实例研究实例1－－DMFC 同锂电池联用同锂电池联用 为供电同二次电池联用同二次电池联用(3/4)(3/4) PEM 25W,6 cells 铅酸 1.2Ah *2（8kw/kg peak power density）0.160kg联用方式：并联测试方法：18W 2.5W不同比例的负载实验。

研究实例研究实例2－－ PEM同铅酸电池联用同铅酸电池联用 Discharge method Result 25W pemfc stack,transmit(18W),continus discharge14s Lead-acid 2-cell assembly discharge curve continuous transmit (18W) discharge14min Hybrid discharge continuous tranmit(18W) discharge5 hours Louis P.Jarvis.Journal of Power Source 1998(70).253-257同二次电池联用同二次电池联用(4/4)(4/4)运行：光电设备多余的能量通过可以用于氢气生成储存的氢气可以在低照度或夜间用于燃料电池的运行发电安静无污染几乎无需日常的维护适合为偏远地区提供电力多晶的光电阵列电解剂氢储存室质子交换膜燃料电池控制系统Isolated hybrid PV–FC generation systemTh.F. El-Shatter et al. Renewable Energy 2002(27) 479–485同光电解池联用同光电解池联用 Solar-FC 混合系统 优势：PV–electrolyzer–FC 系统组成车用混合动力车用混合动力FCHVs (1/5)Ø系统的复杂性增加，尤其是控制系统的复杂性Ø二次电池增加Ø系统重量的增加Ø启动快速启动快速Ø利用减速浪费的能量利用减速浪费的能量Ø燃料电池体积缩小燃料电池体积缩小Ø延长了燃料电池寿命延长了燃料电池寿命Ø系统运行更为有效　系统运行更为有效　混合应用的优势：混合应用的劣势：2.模拟计算ADVISOR （NREL）PSAT （ PNGV ANL）VP-SIM （Ohio State University）研究方法: 1.实验测试○当高负载或处于加速时，当高负载或处于加速时，两者同时供电两者同时供电○中等负载时由燃料电池供中等负载时由燃料电池供电电○低负载时，二次电池供电低负载时，二次电池供电车用混合动力车用混合动力FCHVs (2/5)研究实例研究实例Fuel cell hybrid vehicle system混合动力考察的要点： 技术可行性 性能价格比车用混合动力车用混合动力FCHVs (3/5)Power demand, battery power and fuel cell power as a function of time for FUDS cycle.Fuel distance(km/kg H2) to hybride ratio(0; 0.2; 0.33; 0.6; 0.73)Life-cycle cost to hybrid Life-cycle cost to hybrid ratio (0-1)ratio (0-1)车用混合动力车用混合动力FCHVs (4/5)hybrid ratio=(maximum vehicle power – maximum fuel cell power)/ maximum vehicle power  Base line for fuel cell vehicle hybridizationBase line for fuel cell vehicle hybridization车用混合动力车用混合动力FCHVs (5/5)Kwi Seong Jeong, Byeong Soo Oh.Journal of Power Sources 2002(105) 58–65混合动力应用展望混合动力应用展望Honda FCX –(ultra-capacitors) Maximum Speed: 93 mph (150km/h) Driving Range: 220 miles (355km) Maximum Power Output: 80hp (60kW) Maximum Drive Torque: 201lb-ft (272Nm) Motor Type: AC synchronous Stack Type: PEFC (proton exchange membrane type &endash; Ballard) Power Output: 78kW Type: Compressed gaseous hydrogen (5,000 psi) Fuel Capacity: 156.6 liter Energy Storage :An ultra-capacitor array SPECIFICATIONS充满诱惑力的概念产品充满诱惑力的概念产品Toyota FCHV Fuel Cell Hybrid Vehicle Fuel cell:PEMFC 90 kWMotor :Synchronized permanent magnet 80 kW 260 Nm Fuel :Hydrogen-absorbing alloy tankBattery: Nickel-metal hydride battery SPECIFICATIONS充满诱惑力的概念产品充满诱惑力的概念产品Peak Power-65 kW (87 hp)Fuel Pressure -5000 psiDriving Range-260-320 kmType-PEMStacks-Ballard Mark 902 SeriesReactants-Hydrogen/AirHigh Voltage Battery- SANYO Ni-MH Hybrid Battery SystemFord third generation SPECIFICATIONS充满诱惑力的概念产品充满诱惑力的概念产品SunLine hybrid fuel cell bus Bus Manufacturer/Model ElDorado National/EZ Rider 2Curb Weight 25,180 lbRegenerative Braking YesElectric Motor Siemens 2 X 85 kW @ 650 VDCPower Plant UTC Fuel Cells/PEMPower Plant Power Rating 60 kW continuousFuel Storage Nine quantum cylinders with compressed hydrogenTop Speed 55 mphWeight 25,180 lbEnergy Storage Panasonic lead acid/48 12-V batteries in two modulesSPECIFICATIONS充满诱惑力的概念产品充满诱惑力的概念产品展展 望望q随着电子技术、自动控制技术的日趋成熟，混合动力应用具备现实可能性。

q混合动力应用短期内具备价格优势，长期看具备性能优势q燃料电池（质子交换膜燃料电池）应用过程当中，混合动力应用形式可能是过渡形式，也可能是最终应用形式借助其他能量储存形式，燃料电池会借助其他能量储存形式，燃料电池会更快更快走向实用走向实用 ! !Thanks for your attention!。