燃料电池混合动力应用.pptx

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1、1主要内容意义应用形式及研究实例o同超级电容联用o同二次电池联用o同光电解池联用车用混合动力展望第1页/共21页2高效环境友好安静可靠性高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第2页/共21页3混合应用的主要形式 同超级电容联用 同二次电池联用 同光电池光解池联用 Maxwell Technologies in the United StatesNESS Capacitor Company in South KoreaOkamura Laboratory in JapanEPCO

2、S in Europe.超级电容的主要生产厂商第3页/共21页4研究实例Louis.P.Jarvis et al.Journal of Power Sources.1999（79）60631System 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 第4页/共21页5同二次电池联用(1/4)(1/

3、4)P Passive connectedWith partially depleted batteryWith fully chargedbatteryPassive 联结方式不能使燃料电池性能得到充分发挥第5页/共21页6with voltage regulatorand partially depleted battery同二次电池联用(2/4)(2/4)Actively connectedWith voltage clippingand fully charged battery第6页/共21页7DMFC 8 cells 输出125mW锂电池 750mWh(model:SK BAT30

4、0S)Jaesung Han,E.-S.Park.Journal of Power Sources.2002(112)477483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1DMFC 同锂电池联用 为手机供电同二次电池联用(3/4)(3/4)第7页/共21页8PEM 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2 PEM同

5、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 同二次电池联用(4/4)(4/4)第8页/共21页9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

6、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 PVFC generation systemTh.F.El-Shatter et al.Renewable Energy 2002(27)479485同光电解池联用 Solar-FC 混合系统 优势：PVelectrolyzerFC 系统组成第9页/共21页10车用混合动力FCHVs(1/5)系统的复杂性增加，尤其是控制系统的复杂性二次电池增加系统重量的增加启动快速利用减速浪费的能量燃料电池体积缩小延长了燃料电池寿命系统运行更为有效混合应用的优势：混合应用的劣势：2.

7、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，两者同时供电中等负载时由燃料电池供电低负载时，二次电池供电第10页/共21页11车用混合动力FCHVs(2/5)研究实例Fuel cell hybrid vehicle system混合动力考察的要点：技术可行性 性能价格比第11页/共21页12车用混合动力FCHVs(3/5)Power demand,battery power and fuel cell power as a function of time for FUD

8、S cycle.第12页/共21页13Fuel 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FCHVs(4/5)hybrid ratio=(maximum vehicle power maximum fuel cell power)/maximum vehicle power第13页/共21页14Base line for fuel cell vehicle hybridiz

9、ationBase line for fuel cell vehicle hybridization车用混合动力FCHVs(5/5)Kwi Seong Jeong,Byeong Soo Oh.Journal of Power Sources 2002(105)5865第14页/共21页15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(

10、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第15页/共21页16Toyota FCHV Fuel Cell Hybrid Vehicl

11、e 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第16页/共21页17Peak Power-65 kW(87 hp)Fuel Pressure-5000 psiDriving Range-260-320 kmType-PEMStacks-Ballard Mark 902 SeriesRea

12、ctants-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第17页/共21页18SunLine hybrid fuel cell bus Bus Manufacturer/Model ElDorado National/EZ Rider 2Curb Weight 25,180 lbRegenerative Braking YesElectric Motor Siemens 2 X 85 kW 65

13、0 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第18页/共21页19展 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，燃料电池会更快走向实用!第19页/共21页20Thanks for your attention!第20页/共21页21感谢您的观看！第21页/共21页