湖北燃料电池发动机系统标准

燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。燃料电池电堆是发动机系统的关键部件，是燃料电池发动机的动力来源，对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。电堆的主要材料包括膜电极、双极板、端板等，其中膜电极是燃料电池电堆的关键部件，对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响，膜电极又可以分为催化剂、扩散层、质子交换膜等。随着终端领域的推广，电堆产业发展快速。膜电极、双极板、质子交换膜虽然生产规模较小，但已有国产化能力。从国市场格局来看，行业目前属于寡头竞争，CR5占比50%。氢气燃料电池汽车的推广需要建立完善的充电基础设施。湖北燃料电池发动机系统标准

除电堆以外，燃料电池发动机还需要一系列辅助系统才能实现其功能。其中控制系统通过高精度调节反应气体的压力及流量等使得电堆中的反应始终维持在输出功率、温度、湿度均合适的水平，保证发动机稳定可靠工作；氢气和空气供给系统是为电堆提供合适压力、温度、湿度、流量的氢气与空气；水热管理系统用于保持燃料电池内部水平衡和热平衡。此外，燃料电池发动机系统配备由车载高压储氢瓶和配套阀件组成的车载氢系统用于储存燃料，以及用于实现燃料电池与整车高压之间解耦的DC/DC变换器。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，氢能将成为中国能源体系重要组成部分，2050年能源体系中占比约10%，氢气需求量达6000万吨，加氢站10000座以上，氢燃料汽车产量达500万辆/年，行业发展前景广阔。湖北燃料电池发动机系统标准氢能技术的应用需要与现有的能源体系相互协调，形成新的能源转型路径。

氢气在一定的压力和温度下呈液态，常压时液态氢的密度是气态氢的 845 倍，占体积小。液氢的体积能量密度高，其单位热值约为汽油的 3 倍。与金属氢化物储存等其它方法相比，液氢储存时自身的质量较轻。液氢的添加和计量与传统液态燃料相似，液氢的这些特点有利于车用燃料的储存要求。但是，液氢对储存容器的绝热和安全性设计要求很高。液氢与环境温度相差很大，蒸发损失及将气态氢经高压低温变成液态氢损失使氢液的成本较大，难于大量建立供给站及在民用车辆上应用。所谓金属氢化物储氢，是先将特殊金属与氢反应生成金属氢化物，使用时再加热金属氢化物释放氢供作燃料。研究应用的储氢金属或合金主要有钛系、稀土系、镁系等。

燃料电池发动机（Fuel Cell Engines）是一种将氢气和氧气通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率高，产物只为电、热和水，运行平稳，噪音低。被称为“环保发动机”。燃料电池发动机，将氢和氧经过电化学反应将化学能转变成电能的发动机系统。一般包括燃料电池堆、气体输配和回收系统、散热和加湿系统、监测和控制系统、氢气安全系统、辅助电源、电能输出系统。可用于车辆、航空航天和水下等装置的驱动动力电源和辅助动力。目前，有5种已知的燃料电池类型。其名称与采用的相应的电解质有关。氢气制氨技术是一种普遍应用于化学工业的氢能技术。

燃料电池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器（DC/DC）、车载氢系统等构成，其中燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统，燃料电池发动机系统结构较为复杂。燃料电池电堆是发动机系统的关键部件，是氢气和氧气发生电化学反应及产生电能的场所。鉴于单个燃料电池单元输出功率较小，实践中通常通过将多个燃料电池单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此，电堆是由双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆拴牢，构成的复合组件。氢燃料电池汽车是一种无排放的交通工具，具有提高运行效率、降低运行成本的优势。湖北燃料电池发动机系统标准

氢能技术需要建设氢能基础设施，包括氢气生产、储存、运输和加注等环节。湖北燃料电池发动机系统标准

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