电动自行车用200W至500W质子交换膜燃料电池电源系统研制

　　4史讼夂科技发展电动自行车用2QQW至5OW质子交换膜燃料电池电源系统研制□文/胡里清等本文比较了作为电动自行车及轻型电动车动力电源的可充式化学电源与质子交换膜燃料电池电源系统的忧缺点；完成电动自行车用的200W至500W质子交换膜燃料电池堆的设计与研制，燃料电池堆外围辅助系统包括氩燃料贮存与nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播系统，空气净化与nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播系统，冷却与散热系统及电源变换与控制系统的总集成设计与研制，最后完成燃料电池电动自行车的整车集成与研制，整车性能、安全实用性都达到预定的指标，显示该技术成果的巨大产业化潜力。

　　H前Hi动自行车、电动滑板乍和其他各种款式的轻型电动车，一般都采用可充放式的化学电池作为动力电源。这些可充放式的化学电池，如铅酸电池等嘤存在-些不可克服的弱点：U）必须充Ki，充电时间K，充电效率⑵电池本身储能有限，迮续放电T：作时间有限，严重约了自行车续驶枵，（3）电池+身寿命短，行些电池本旮或废弃后导致环境污染“4）电池系统Stt、体积比功率密度、比能t密度不高，放电效率4、办。这些缺点前也动0行午：、电动滑板车和其他各种轻型电动午-的快速、健康发展。

　　r交换脱燃料乜源系统足省的能源利用与转换装S，用作电动自行车的动力电源有以下W点：（丨）交换膜燃料电池本身是一种能量转换装置，其决定电源系统的功串输出人小，而输出功率n丨以根据实应用需要进行设计制造，变化范闱允许较大，就其+身的重最、体积比功率密度而a，比仟M 4充放式的化学乜池都岛。

　　单电池O.latm空气压力工作性能曲线b、丨|1池堆在0.1~（）。05atm空'C（空'UKS比燃料电池工作原理示意图质f交换膜燃料电池堆的设计与丨：作性能电池堆极板采用石墨板，面积丨Ocmx15cm，丨：度为2-2.5mm，块革：虽50-60g电池堆电极行效丨：作而积：lcm2申。电池―（2）质子交换膜燃料电池系统中的燃料氢储存决定电源系统的总储能，以U前的储氢材料技术而其体积比能量远比H前的任何一种可充放式的化学电池储能高，这样可以保证用作动力电源时有更大的续驶里程。

　　⑶无需充电，新储能发电就足机械式地补允燃料氢。

　　质f交换膜燃料电池电源系统寿命更K、电安全、si"r，无邝何污染，唯一排放的是产物纯作水，包括将来电池废弃后的M收也不产生污质子交换膜燃料电池电源系统将来产业化生产的成本丨、'降潜力很大。

　　所以，发展电动ft行车用的质子交换膜燃料电池电源系统具有E大的/、V丨丨与社会意义。

　　二、质户交换膜燃料电池电动自行车研制质子交换膜燃料电池电动自行车总体性能指小a、质f交换膜燃料电池电源整系统（除储氢装S：外）必须安装作原蓄电池固定的盒子内，并保证系统的整体与致性。

　　h、燃料电池纶耍连续输出功率200W，峰值町以使电动t）行车达到续驶黾程lkm，按燃料电池能转换效率为50%-60%计算，必须携仳0.7个准立方的氢气。

　　0.7个标准：/：方的泌气可用体积很小，储氢材料器吸IJ‘：，4安装作燃料电池系统外。

　　定功宇为200W-400W，4-.速Hf达小时20km左右，有爬坡，起动加速能力。

　　质f-交换脱燃料电池电源系统原理设计质子交换膜燃料乜池乜源系统丨'.作原珂如下阁1所禾燃料电池过池A科技发展本栏编辑：柯龙林中。成水及多余空气徘放铪夂科拽发呢电池堆在OJatm空气压力工作性能曲线c、单丨tl池在latm空气（空气计量比为2），latni氢气（氢气计量比为1），温度为6（TC时的工作性能曲线如。

　　单电池在latm空气压力下的工作性能曲线d、电池堆在latm空气（空气计量比为2），latm氢H（氢气计量比为1），温度为60°C时的工作性能曲线如。

　　电池堆在latm空气压力下的工作性能曲线质子交换膜燃料电池电源系统整合a、空气输送系统空气输送系统由一个空气旋片泉与个空气过滤装置构成。空气旋片泵由一个36V或24 V马为2），O.latm氧气（氢气计量比为1），温度为60'C时的T.作性能曲线如达驱动，消耗功率大约为50W，可以产牛。O.latm，30-50L/min的空气流量。

　　储氢容器由三根铝合金管组成，每根铝合金管容积为：直径f=60mm高度H=350mm ~5Kg储3L材料，储St7L，储裒乐力为7~10个atm.储氢容器与燃料电池之间有二只控制阀门，一只为截止阀，可以是电动的，另一只为调压稳压阀，保证储氢容器向燃料电池提供稳定的氢气与足够的流量（必须大F散热系统由一个微型循环水泵，-个散热器及循环管路组成，循环水泵由个微型36V/|：流冯达驱动，消耗功率大约5W.散热器的设计可以在-定水流量卜‘、外界温度为30-4（TC时散走400W的热本系统散热与储氢容器的供热系统形成-体，有效地利用系统热量与并提高系统I：作效率。

　　燃料电池的电压输出变化范闱大约是25V ~15V之间，为了与电动自行车36V马达及控制器匹配，必须经过…个DC-DC模块升丨r至36V.DC-DC模块电源变换效率大约为90%，3燃料电池r.作状态出现不正常时，如过热，超压力，或过低电压输出等情况时控制系统可以及时报警，并及时关《叻断芨气nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播系统。

　　采用24V的电动自行车可以直接与燃料电池输出相连接，但对应的T作电范围可能较宽，所设计的相应燃料的电池X作电Hi在20V ~30V之间。基本满足使用要求，并简化整个系统，提高系统效率。

　　质子交换膜燃料电池电源系统与电动内行车的整合禾斗手支告夂讼夂本栏编辑：何觉林一―电动车用密封铅嵝畹绯匮渝窖芯作电解液添加剂，可提高电池容量，延长蓄电池的循环寿命。

　　电动车经过较长时期的研究和开发，近年已形成气候，开始走向市场，为消费者所接受。国内生产电动车的厂家遍布全国各省市，天律、上海、江苏、浙江、四川、山东等都有较大的生产厂家，已将产品推向市场。作为电动车上的关键件，动力电源也随着电动车的发展，掀起一股研发热潮。研究发展的主要目标是提高电池容量，提高其循环寿命。

　　为提高电池容量和循环寿命，针对电解液和电解液添加剂进行了研究①②③。

　　a、空白硫酸加Na2S4电液与三种固体电解液进行对比。

　　将质子交换膜燃料电池电源系统，包括燃料电池堆，空H输送系统，冷却散热系统，电源变换与安仝控制系统都集中安装在原电动自行车蓄电池空间内，B外储氢容器放在自行车后面车架上。

　　电动自行车采）f1苏州小羚羊电动自行车的产品。

　　安装完毕/燃料电池电动自行车性能优异，达到实用指标。

　　本文阐述的燃料电池驱动自行车具有基本性能稳定、无污染、零排放等特点，其综合性能指标体现中小功率燃料电池动力系统的紧凑与实用的可行性。

　　神力公n1将继续在燃料电池自行车方面进行改进提高。