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1、1,燃料电池混合动力应用及展望,Seminar I,导 师：孙公权 研究员 辛勤 研究员,报告人：孙伟,2,主要内容,意义应用形式及研究实例同超级电容联用同二次电池联用同光电解池联用车用混合动力展望,3,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,4,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
2、South KoreaOkamura Laboratory in JapanEPCOS in Europe.,超级电容的主要生产厂商,5,研究实例,Louis.P.Jarvis et al.Journal of Power Sources.1999（79）60631,System 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
3、发现电池性能降低,同超级电容联用,6,同二次电池联用(1/4),Passive connected,With partially depleted battery,With fully chargedbattery,Passive 联结方式不能使燃料电池性能得到充分发挥,7,with voltage regulatorand partially depleted battery,同二次电池联用(2/4),Actively connected,With voltage clippingand fully charged battery,8,DMFC 8 cells 输出125mW锂电池 750m
4、Wh(model:SK BAT300S),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),9,PEM 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
5、。,研究实例2 PEM同铅酸电池联用,Louis P.Jarvis.Journal of Power Source 1998(70).253-257,同二次电池联用(4/4),10,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 system,Th.F.El-Shatter et al.Renewable Energy 2002(27)479485,同光电解池联用,Sola
6、r-FC 混合系统 优势：,PVelectrolyzerFC 系统组成,11,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.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,12,车用混合动力FCHVs(2/5),研究实例,Fuel cell h
7、ybrid vehicle system,混合动力考察的要点：技术可行性 性能价格比,13,车用混合动力FCHVs(3/5),Power demand,battery power and fuel cell power as a function of time for FUDS cycle.,14,Fuel distance(km/kg H2)to hybride ratio(0;0.2;0.33;0.6;0.73),Life-cycle cost to hybrid ratio(0-1),车用混合动力FCHVs(4/5),hybrid ratio=(maximum vehicle powe
8、r maximum fuel cell power)/maximum vehicle power,15,Base 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)5865,16,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 Out
9、put:80hp(60kW)Maximum Drive Torque:201lb-ft(272Nm)Motor Type:AC synchronous Stack Type:PEFC(proton exchange membrane type 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,17,Toyota FCHV Fu
10、el Cell Hybrid Vehicle,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,18,Peak Power-65 kW(87 hp)Fuel Pressure-5000 psiDriving Range-260-320 kmType-PEMStacks-Ballard Mark 902 Series
11、Reactants-Hydrogen/AirHigh Voltage Battery-SANYO Ni-MH Hybrid Battery System,Ford third generation,SPECIFICATIONS,充满诱惑力的概念产品,19,SunLine hybrid fuel cell bus,Bus Manufacturer/Model ElDorado National/EZ Rider 2Curb Weight 25,180 lbRegenerative Braking YesElectric Motor Siemens 2 X 85 kW 650 VDCPower P
12、lant 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 modules,SPECIFICATIONS,充满诱惑力的概念产品,20,展 望,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。混合动力应用短期内具备价格优势，长期看具备性能优势燃料电池（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!,21,Thanks for your attention!,
