鉅大LARGE | 點擊量：879次 | 2021年10月30日
燃料動力電池汽車對車載供氫系統(tǒng)有什么要求？
車載供氫系統(tǒng)為燃料動力鋰電池汽車供應氫源，從而保障燃料動力鋰電池汽車安全、可靠、穩(wěn)定運行。目前除了高壓氣瓶供氫方式之外，還有固態(tài)儲氫，包括化學氫化物儲氫和物理吸附儲氫；有機液體儲氫；化學制氫，包括鋁粉制氫、甲醇制氫、硼氫化鈉制氫、氨制氫、乙醇制氫等多種供氫方式。車載供氫系統(tǒng)是燃料動力鋰電池汽車的重要組成部分，因而燃料動力鋰電池汽車對車載供氫系統(tǒng)有著多方面的要求。
安全是第一要素
氫氣既是燃料，又是?；罚哂幸兹家妆奈锢砘瘜W特性，所以車載供氫系統(tǒng)的安全性是第一位的。首先滿足GBT24549-2009《燃料動力鋰電池電動汽車安全要求》，GBT26990-2011《燃料動力鋰電池電動汽車車載氫系統(tǒng)技術條件》，GBT29126-2012《燃料動力鋰電池電動汽車車載氫系統(tǒng)試驗方法》，GB/T35544-2017《車用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》等標準的相關安全要求。車用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶必須經(jīng)過常溫壓力循環(huán)試驗、未爆先漏試驗、槍擊試驗、極端溫度壓力循環(huán)試驗、火燒試驗、加速應力爆破試驗、跌落試驗等試驗的考核。
假如采用了非高壓氣瓶供氫方式，還要根據(jù)現(xiàn)場具體的制氫供氫的物理化學特性，及相關安全標準，采取相應的有效措施，保障系統(tǒng)的安全。比如說采取甲醇水溶液制氫，就要考慮甲醇水溶液的可燃性風險，并采取相應的安全措施。
滿足燃料動力鋰電池發(fā)動機的多種要求
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
燃料動力鋰電池發(fā)動機的供氫要求是多方面的，包括以下要求：
第一，氫氣純度要求。燃料動力鋰電池發(fā)動機對氫氣品質(zhì)要求，可以參照GB/T37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料動力鋰電池汽車用燃料氫氣》的要求。
假如采用了現(xiàn)場制氫供氫的方式，那么氫氣品質(zhì)的要求就更為重要，氫氣的提純就成為供氫系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。
第二，供氫系統(tǒng)快速啟動。汽車的啟動要在短時間完成，這就要求供氫系統(tǒng)快速響應，有關高壓氣瓶供氫容易實現(xiàn)，但是有關現(xiàn)場制氫供氫，就會有一定的困難，在動力系統(tǒng)控制上采取用蓄電池供電可以適當?shù)膹浹a這一問題，但假如啟動時間太久，就不利于使用。
第三，供氫壓力方面。有關高壓氣瓶供氫容易實現(xiàn)，有關現(xiàn)場制氫供氫，假如壓力過低，可以配置氫氣加壓泵來滿足要求。
第四，供氫流量方面。汽車運行時功率的改變，也要求供氫流量跟隨改變，有關高壓氣瓶供氫容易實現(xiàn)，但是有關現(xiàn)場制氫供氫，往往最適合的是穩(wěn)定的恒流量輸出，增大和減小供氫流量都有困難，假如這個調(diào)節(jié)范圍太小，那么燃料動力鋰電池的只能是恒功率發(fā)電，在動力系統(tǒng)控制上用蓄電池進行功率調(diào)節(jié)彌補，適應于增程式技術路線。有關鋁粉制氫，一旦制氫反應開始，就不能停止，流量調(diào)節(jié)也很困難，反應容器制氫完之后，要除去反應物，而且體積較大，反應物除去之后投放鋁粉，這些情況下停止供氫氣。
第五，供氫溫度方面。有關高壓氣瓶供氫容易符合要求，但是有關現(xiàn)場制氫供氫，往往出現(xiàn)的氫氣溫度偏高，如有機液體儲氫，脫氫時溫度為160℃，低溫燃料動力鋰電池就不能使用，必須先降溫。
儲氫率和儲氫密度不可太低
儲氫率是供氫系統(tǒng)的儲氫量除以供氫系統(tǒng)的重量百分比，儲氫密度是供氫系統(tǒng)的儲氫量除以供氫系統(tǒng)的體積，這兩者是表征供氫系統(tǒng)的供氫能力的重要技術指標。要指出的是，它們指的是系統(tǒng)，有關非高壓氣瓶供氫方式，還應該包括儲氫介質(zhì)、介質(zhì)容器、反應容器、加熱裝置、冷卻裝置、提純裝置、加壓裝置、控制系統(tǒng)等部件。
目前國內(nèi)廣泛使用的35MPaIII型高壓氣瓶，儲氫率是4.5wt%，豐田的是70MPaIV型高壓氣瓶，儲氫率是5.7wt%，有關高壓氣瓶供氫系統(tǒng)，重量和體積基本集中在氣瓶上，供氫系統(tǒng)儲氫率和儲氫密度會增大一些。所以有關非高壓氣瓶供氫系統(tǒng)，要從系統(tǒng)上全面考慮，假如僅以材料的儲氫率，代替系統(tǒng)的儲氫率，表面上數(shù)值很高，實際上其供氫能力很低，系統(tǒng)重量太重，體積太大，誤導客戶。
保障供氫系統(tǒng)循環(huán)壽命
有關高壓氣瓶，循環(huán)壽命超過1萬次，使用壽命超過15年。而有關有機液體儲氫，隨著使用次數(shù)新增儲氫率會降低。
考量供氫系統(tǒng)的經(jīng)濟性
包括供氫系統(tǒng)裝置的經(jīng)濟性、制氫和耗材的經(jīng)濟性。供氫系統(tǒng)裝置一般會隨著生產(chǎn)批量的新增而降低，而制氫成本和消耗材料的成本卻不會降低多少。
現(xiàn)場制氫往往要消耗能量，如某種有機液體儲氫，脫氫時消耗能量，折合電能為每公斤氫氣消耗11kWh。
明析不同供氫方式優(yōu)缺點
有關非高壓氣瓶供氫，要從系統(tǒng)上全面考慮，除了上述要求之外，還要考慮如制氫工藝的復雜性、制氫材料是否容易獲得、能否適應車載環(huán)境，在安全方面，參照高壓氣瓶的部分試驗要求，能否適應。
每一種供氫方式都有突出的優(yōu)點，但也有不足之處，根據(jù)其特點，會有適合使用的地方，如金屬儲氫，雖然儲氫率低，但是安全性好，用在上燃料動力鋰電池動力系統(tǒng)非常好；液體有機物儲氫用在大規(guī)模儲存運輸上很有優(yōu)勢。
隨著技術的不斷進步，各種儲氫方式會找到適合自己的應用場合，國內(nèi)多家機構也在努力嘗試，不排除在局部特定場合替代高壓氣瓶應用于燃料動力鋰電池汽車。期望這種情況能早日到來。
