Het alomvattende thermische beheer van een brandstofcelbus omvat hoofdzakelijk: thermisch beheer van de brandstofcel, thermisch beheer van de energiecel, verwarming in de winter en koeling in de zomer, en het ontwerp van het algehele thermische beheer van de bus op basis van het benutten van de restwarmte van de brandstofcel.
De belangrijkste componenten van het thermisch beheersysteem van een brandstofcel omvatten: 1) Waterpomp: zorgt voor de circulatie van de koelvloeistof. 2) Koelblok (kern + ventilator): verlaagt de temperatuur van de koelvloeistof en voert de restwarmte van de brandstofcel af. 3) Thermostaat: regelt de circulatie van de koelvloeistof. 4) PTC-verwarming: verwarmt de koelvloeistof bij lage temperatuur om de brandstofcel voor te verwarmen. 5) Deionisatie-eenheid: absorbeert ionen in de koelvloeistof om de elektrische geleidbaarheid te verminderen. 6) Antivries voor de brandstofcel: het koelmiddel.
Op basis van de eigenschappen van de brandstofcel heeft de waterpomp voor het thermisch beheersysteem de volgende kenmerken: hoge opvoerhoogte (hoe meer cellen, hoe hoger de opvoerhoogte), hoge koelvloeistofstroom (30 kW warmteafvoer ≥ 75 l/min) en regelbaar vermogen. Vervolgens worden de pompsnelheid en het vermogen gekalibreerd op basis van de koelvloeistofstroom.
De toekomstige ontwikkelingstrend van elektrische waterpompen: onder de voorwaarde dat aan diverse criteria wordt voldaan, zal het energieverbruik continu worden verlaagd en de betrouwbaarheid continu worden verhoogd.
De koelplaat bestaat uit een koelkern en een koelventilator, waarbij de kern van de koelplaat het koeloppervlak van de eenheid vormt.
De ontwikkelingstrend van radiatoren: de ontwikkeling van een speciale radiator voor brandstofcellen, waarbij materiaalverbeteringen nodig zijn om de interne reinheid te verhogen en de mate van ionenafzetting te verminderen.
De belangrijkste indicatoren voor een koelventilator zijn het vermogen en het maximale luchtvolume. De 504-ventilator heeft een maximaal luchtvolume van 4300 m²/u en een nominaal vermogen van 800 W; de 506-ventilator heeft een maximaal luchtvolume van 3700 m³/u en een nominaal vermogen van 500 W. De ventilator is voornamelijk...
Ontwikkelingstrend voor koelventilatoren: de koelventilator kan achteraf van spanning veranderen en zich direct aanpassen aan de spanning van de brandstofcel of energiecel, zonder DC/DC-omvormer, om de efficiëntie te verbeteren.
PTC elektrische verwarmingskachel
PTC-elektrische verwarming wordt voornamelijk gebruikt tijdens het opstarten van brandstofcellen bij lage temperaturen in de winter. PTC-elektrische verwarming heeft twee posities in het thermische beheersysteem van de brandstofcel: in de kleine cyclus en in de suppletiewaterleiding, waarbij de kleine cyclus het meest voorkomt.
In de winter, wanneer de temperatuur laag is, wordt de energie van de brandstofcel gebruikt om de koelvloeistof in het kleine circuit en de suppletiewaterleiding te verwarmen. De hete koelvloeistof verwarmt vervolgens de reactor totdat de reactortemperatuur de gewenste waarde bereikt, waarna de brandstofcel kan worden opgestart en de elektrische verwarming wordt uitgeschakeld.
PTC-elektrische verwarming wordt, afhankelijk van het spanningsplatform, onderverdeeld in laagspannings- en hoogspanningsvarianten. Laagspanning is voornamelijk 24V, wat moet worden omgezet naar 24V met een DC/DC-omvormer. Het vermogen van laagspanningsverwarming wordt voornamelijk beperkt door de 24V DC/DC-omvormer. Momenteel is het maximale vermogen van een DC/DC-omvormer voor het omzetten van hoogspanning naar 24V laagspanning slechts 6 kW. Hoogspanning is voornamelijk 450-700V, wat overeenkomt met de spanning van de accu, en het verwarmingsvermogen kan relatief hoog zijn, voornamelijk afhankelijk van het volume van de verwarming.
Momenteel worden brandstofcelsystemen in eigen land voornamelijk opgestart door externe verwarming, oftewel door PTC-verwarming; buitenlandse bedrijven zoals Toyota kunnen systemen direct opstarten zonder externe verwarming.
De ontwikkelingsrichting van PTC-elektrische verwarming voor thermische beheersystemen van brandstofcellen is miniaturisatie, hoge betrouwbaarheid en veilige hoogspannings-PTC-elektrische verwarming.
Geplaatst op: 28 maart 2023
