燃料电池堆是燃料电池系统的主要元件,包括电极、质子交换膜(PEM)、双极板、气体扩散层(GDL)、端板等部件。其中,电极、PEM和GDL集成在一起成为膜电极(MEA),它是堆的主要部件。电极是PEM和GDL之间具有电传导性的一层加压薄层,也是电化学反应发生的地方。PEM是阴极催化层和阳极催化层之间的一层薄膜,是氢质子传导的介质,PEM的性能直接影响整个电堆的性能。双极板用于支撑膜电极,并收集单电池电流。所有的单电池通过双极板串联在一起,提供满足车用动力需求的电功率。
燃料电池系统控制技术。燃料电池的耐久性是燃料电池汽车问题的关键所在,而耐久性,很大一部分在于控制系统的问题。经过大量的研究表明,影响燃料电池寿命的关键因素有:动态工况、起动、连续怠速等,这些因素都是通过由系统控制所最终决定的。因此,燃料电池系统控制技术成为燃料电池最为关键的技术之一。
图中燃料电池控制单元包括空压机控制模块、燃料电池系统控制模块以及电池电压监控模块。其中空压机控制箱接收燃料电池控制模块发送的控制信号,同时把反馈信号(如空压机的转速等)发给燃料电池系统控制模块。燃料电池系统控制模块主要根据接受的各种信号,来确定合适的控制参数,并通过CAN总线与车辆管理系统通讯。电池电压监控模块用于监控单池电压,当电压过低时向燃料电池控制模块发送警告信号。通过辅助系统和控制系统的综合作用实现燃料电池系统高效运行,实现能量的最有利用。
2、 国内燃料电池堆:金属极板与单堆高功率
与电机电控相同的地方是,目前国际上主流的燃料电池系统也是分为整车厂自主研发及配套采购两种模式。乘用车方面,已经量产的燃料电池汽车丰田Mirai和本田Clarity都搭载自主研制的燃料电池系统,其他主流车企也在加快研发进程;商用车方面,主要采用配套采购方式,巴拉德是国际燃料电池系统龙头,同时也为国内的燃料电池公共汽车提供动力系统。
大连新源动力(南都电源参股):
新源动力作为国内燃料电池技术研究程度最深的公司之一,在燃料电池系统的小型化、集成化等方面深入耕耘,与多家国内主流车企形成了稳定的供应关系。待加氢基础设施建设相对完善、规模化效应提升使成本逐渐降低后,国内燃料电池汽车极可能出现类似日本今年一季度的爆发行情。