燃料电池和内燃机对比研究

发布时间：2021-11-26 11:37

　　本研究通过对比将燃料电池和内燃机在原理、应用、产品、定位等方面进行了较为详细描述,其中通过燃料全生命周期分析与先进产品技术剖析可以了解未来燃料电池可能的发展趋势;也通过产品多角度对比指明燃料电池存在的不足,并建议燃料电池发展需要向传统内燃机技术靠拢;最后对燃料电池和内燃机在未来能源社会的定位进行了阐述。 

【文章来源】：科学技术创新. 2020,(17)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

各类燃料全生命周期能耗图

再看排放。在WTT阶段，主要通过一次能源燃烧或重整汽化的电力和氢气排放必然远高于通过从一次能源提炼而来化石燃料。其中电力由于中国发电结构的原因使得该阶段排放是最高的。但在TTW阶段，电力和氢气均属于零排放，而化石燃料在该阶段的排放较高。综合多项排放物合并两个阶段数据得到相关燃料在全生命周期的排放情况如图。由图可以看出电力的排放太大，这也是纯电动车备受环保诟病的重要原因。另外，综合看氢气的排放少于化石燃料。从上述描述得到如下结论：

本田汽车公司于2016年推出的Clarity fuel cell powertrain。该产品系统功率推算在80～85kW左右（电堆峰值功率103k W），相当于小型轿车发动机的输出功率。主要技术特征如下：（1）媲美传统内燃机的系统集成度。Clarity fuel cell powertrain将燃料电池系统的重要零部件集成为一个整体，拥有与V6发动机相近尺寸，见图3[9]。这是量产版燃料电池系统第一次在空间和器件布局上达到传统内燃机的集成要求，体现了两个信息：第一，燃料电池系统的集成方向是由内燃机牵引，特别在乘用车领域。第二，燃料电池系统性能指标离内燃机差距较大。3.5L V6汽车发动机峰值功率大致在210k W左右，燃料电池系统在相同体积下与传统汽车内燃机还有2.4倍的功率/体积差距。需要将国际主流3.1k W/L的电堆功率密度提升到7.4k W/L，系统功率密度从225W/L提升到500W/L。(2）改变单电池结构定义。以往单电池组成为：1片阴极流道板+1片MEA+1片阳极流道板，阴极流道板与下一个单电池的阳极流道板通过粘接方式形成冷却液流道。Clarity fuel cell powertrain中单电池组成为：1片阴极流道板+1片MEA+1片共用流道板+1片MEA+1片阳极流道板+1冷却流道，但冷却液流道在两边都有，每个冷却流道要同时对两边的单电池服务[10]。现有方案相当于传统方案的两个单体，但却节省了1个流道板和1个由阴阳流道板组成的冷却液流道。（3）基于Si C技术的燃料电池升压器。极大减小元器件尺寸，提升了效率，更高的抗高温能力降低了热管理门槛。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3520065