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燃料电池的系统设计
来源: | 作者:elitrade | 发布时间: 2023-05-24 | 339 次浏览 | 分享到:

取决于燃料电池应用和系统期望的效率,燃料电池系统设计可以非常简单,也可以非常复杂。燃料电池系统中仅有燃料电池堆和少数的其他设备部件可非常高效地工作。一个非常简单的燃料电池系统的例子如图所示。通常,燃料电池堆越大,燃料电池设备子系统越复杂。可以采用一个较复杂的燃料电池设备子系统来使燃料电池堆的效率更高。对燃料电池设备及其电子系统的设计与优化是无止境的。



燃料电池系统各组成部件的简要描述:


氧化剂空气流 


在由大气泵入燃料电池时对氧化剂空气进行过滤,滤除微粒。空气压力传感器跟踪检测进入燃料电池的空气压力。再次对氧化剂空气进行过滤,滤除微粒,然后加湿后送入燃料电池堆。


氢气流


纯氢储存于压缩气瓶中。在氢气进入系统之前有一个或多个止回阀。质量流控制器和压力传感器也将用于监控压力和流速。


水和复气的排出 


氢气通过微粒过滤器排出燃料电池堆。压力传感器记录氢气流排出前的压力。水通过一个外部的生成水出口来清除。



苏州埃立特流体设备有限公司专业提供:


1、燃料电池供液循环泵      


2、燃料电池废液泵




当燃科电池堆较大,温度、压强、水和热被监控与/或需要燃料处理单元时,燃料电池系统很容易变得复杂起来。如果将基于碳的燃料转换为氢以获取电能和热,那么需要有燃料处理单元和气体净化单元。燃料电池设备及其电子系统常带的其他附件包括:热交换器泵、鼓风机、风机、压缩机、电源逆变器、转换器与调节装置、水处理设备和控制系统。



各组成部件的简要描述如下:


氧化剂空气流 


在由大气吸人燃料电池时对氧化剂空气进行过,滤除微粒。空气压力传感器跟踪检测进入燃料电池的空气压力。再次对氧化剂空气进行过滤,滤除微粒,然后送入燃料电池堆。


甲醇流


甲醇/水混合物储存于甲醇储罐中。泵将甲醇从其储罐中抽出并循环使醇进人燃料电池堆。搅拌器确保甲醇和水溶液的混合均匀。甲醇传感器将告知控制系统有关将进入燃料电池的甲醇的浓度(摩尔浓度)。冷启动加热器将甲醇加热到要求的温度,以获得恰当的气-液比。热电偶用于测量输人甲醇的温度。


水、甲醇和CO2


排出水、甲和CO2溶液通过气-液分离器或填充层过滤器被分成液体和蒸气成分,而后排出燃料电池堆。气体部分被冷却(水和多余的甲醇与CO2分离),而后送往排气口,水/甲醇溶液储存于废液储罐中。连同来自气-液分离器的液体(水/甲醇),从废液储罐中泵出水/甲醇。结合这两个流,并送入散热器,在其进人甲醇流之前对流进行冷却。


空气/水排出


空气/水清除流通过微粒过滤器排出燃料电池堆。压力传感器记录该流的压力。空气被排出,残留的水进入储水罐中。


一个完整的控制系统由热电偶、压力传感器、甲醇传感器、氢传感器、氧传感器或液面传感器、质量流控制器组成,这些传感器负责测量和记录数据,依据数据采集和控制程序采用反馈来控制温度、湿度、压力或流速。


燃料电池催化剂、膜和流场板对燃料电池性能的提高非常重要,但堆的优化同样重要。


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