Комплексное теплоснабжение автобуса на топливных элементах включает в себя, главным образом, следующие аспекты: теплоснабжение топливных элементов, теплоснабжение силовых элементов, отопление зимой и охлаждение летом, а также проектирование комплексного теплоснабжения автобуса на основе использования отработанного тепла топливных элементов.
Основные компоненты системы терморегулирования топливного элемента включают в себя: 1) Водяной насос: обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости. 2) Радиатор (сердечник + вентилятор): снижает температуру охлаждающей жидкости и рассеивает тепло, выделяемое топливным элементом. 3) Термостат: регулирует объем циркулирующей охлаждающей жидкости. 4) Электрический нагреватель PTC: нагревает охлаждающую жидкость при низкой температуре для предварительного нагрева топливного элемента. 5) Блок деионизации: поглощает ионы из охлаждающей жидкости для снижения электропроводности. 6) Антифриз для топливного элемента: охлаждающая среда.
Исходя из характеристик топливного элемента, водяной насос для системы терморегулирования имеет следующие параметры: высокий напор (чем больше элементов, тем выше требуемый напор), высокий расход охлаждающей жидкости (теплоотвод при 30 кВт ≥ 75 л/мин) и регулируемая мощность. Затем скорость и мощность насоса калибруются в соответствии с расходом охлаждающей жидкости.
Тенденция развития электронных водяных насосов в будущем: при условии соблюдения ряда показателей энергопотребление будет постоянно снижаться, а надежность — постоянно повышаться.
Радиатор состоит из радиаторного сердечника и охлаждающего вентилятора, при этом сердечник радиатора представляет собой единицу площади радиатора.
Тенденция развития радиаторов: разработка специальных радиаторов для топливных элементов с точки зрения улучшения материалов, необходимых для повышения внутренней чистоты и снижения степени осаждения ионов.
Основными показателями вентилятора охлаждения являются мощность и максимальный объем воздушного потока. Вентилятор модели 504 имеет максимальный объем воздушного потока 4300 м²/ч и номинальную мощность 800 Вт; вентилятор модели 506 имеет максимальный объем воздушного потока 3700 м³/ч и номинальную мощность 500 Вт. Вентилятор в основном предназначен для...
Тенденция развития вентиляторов охлаждения: вентиляторы охлаждения могут изменять напряжение на уровне платформы, напрямую адаптируясь к напряжению топливного или силового элемента без использования преобразователя постоянного тока, что повышает эффективность.
Электрический нагревательный нагреватель PTC
Электрический обогрев с использованием PTC-термисторов в основном применяется в процессе запуска топливных элементов при низких температурах в зимний период. PTC-термотермы могут располагаться в системе терморегулирования топливных элементов в двух местах: в малом цикле и в линии подачи подпиточной воды. Наиболее распространенным является использование в малом цикле.
Зимой, когда температура воздуха низкая, энергия отводится от топливного элемента для нагрева теплоносителя в малом цикле и трубопровода подпиточной воды, а горячий теплоноситель затем нагревает реактор до тех пор, пока температура реактора не достигнет целевого значения, после чего можно запустить топливный элемент и прекратить электрический нагрев.
Электрические нагревательные элементы с PTC-термистором делятся на низковольтные и высоковольтные в зависимости от напряжения. Низковольтные в основном работают при напряжении 24 В, которое необходимо преобразовать в 24 В с помощью DC/DC-преобразователя. Мощность низковольтного электрического нагревателя в основном ограничена 24-вольтовым DC/DC-преобразователем; в настоящее время максимальная мощность DC/DC-преобразователя для преобразования высокого напряжения в низковольтное 24 В составляет всего 6 кВт. Высоковольтные нагревательные элементы в основном работают при напряжении 450-700 В, что соответствует напряжению силового элемента, и мощность нагрева может быть относительно большой, в основном, в зависимости от объема нагревателя.
В настоящее время в отечественных системах топливных элементов запуск осуществляется в основном за счет внешнего нагрева, то есть прогрева с помощью PTC-термогенератора; зарубежные компании, такие как Toyota, могут запускать систему напрямую без внешнего нагрева.
Направление развития PTC-электронагревателей для систем терморегулирования топливных элементов – миниатюризация, высокая надежность и безопасность высоковольтного PTC-электронагревателя.
Дата публикации: 28 марта 2023 г.
