Kompleksowe zarządzanie ciepłem autobusu zasilanego ogniwami paliwowymi obejmuje głównie: zarządzanie ciepłem ogniwa paliwowego, zarządzanie ciepłem ogniwa zasilającego, ogrzewanie zimą i chłodzenie latem, a także kompleksowy projekt zarządzania ciepłem autobusu oparty na wykorzystaniu ciepła odpadowego ogniwa paliwowego.
Główne elementy układu zarządzania temperaturą ogniwa paliwowego obejmują: 1) Pompę wodną: napędza obieg chłodziwa. 2) Radiator (rdzeń + wentylator): obniża temperaturę chłodziwa i rozprasza ciepło odpadowe ogniwa paliwowego. 3) Termostat: kontroluje obieg chłodziwa. 4) Ogrzewanie elektryczne PTC: podgrzewa chłodziwo w niskiej temperaturze, aby wstępnie podgrzać ogniwo paliwowe. 5) Jednostkę dejonizacyjną: pochłania jony z chłodziwa, aby zmniejszyć przewodność elektryczną. 6) Płyn niezamarzający do ogniwa paliwowego: medium chłodzące.
W oparciu o charakterystykę ogniw paliwowych, pompa wodna do systemu zarządzania temperaturą charakteryzuje się następującymi cechami: wysoką wysokością podnoszenia (im więcej ogniw, tym wyższe zapotrzebowanie na wysokość podnoszenia), wysokim przepływem chłodziwa (rozpraszanie ciepła 30 kW ≥ 75 l/min) oraz regulowaną mocą. Prędkość i moc pompy są następnie kalibrowane w zależności od przepływu chłodziwa.
Przyszły kierunek rozwoju elektronicznej pompy wodnej: przy założeniu spełnienia szeregu wskaźników zużycie energii będzie stale zmniejszane, a niezawodność będzie stale zwiększana.
Radiator składa się z rdzenia radiatora i wentylatora chłodzącego, przy czym rdzeń radiatora jest obszarem radiatora jednostki.
Kierunek rozwoju radiatora: opracowanie specjalnego radiatora do ogniw paliwowych, pod kątem udoskonalenia materiałowego, niezbędnego do zwiększenia czystości wewnętrznej i zmniejszenia stopnia wytrącania jonów.
Głównymi wskaźnikami wentylatora chłodzącego są moc wentylatora i maksymalny przepływ powietrza. Wentylator modelu 504 ma maksymalny przepływ powietrza 4300 m2/h i moc znamionową 800 W; wentylator modelu 506 ma maksymalny przepływ powietrza 3700 m3/h i moc znamionową 500 W. Wentylator jest głównie.
Trend rozwoju wentylatorów chłodzących: wentylator chłodzący może następnie zmieniać platformę napięciową, bezpośrednio dostosowując się do napięcia ogniwa paliwowego lub ogniwa energetycznego, bez użycia przetwornika DC/DC, co zwiększa wydajność.
Ogrzewanie elektryczne PTC jest stosowane głównie w procesie rozruchu ogniw paliwowych w niskiej temperaturze w zimie. Ogrzewanie elektryczne PTC ma dwie pozycje w systemie zarządzania ciepłem ogniwa paliwowego: w cyklu małym i w linii wody uzupełniającej, przy czym cykl mały jest najczęściej spotykany.
Zimą, gdy temperatury są niskie, energia jest pobierana z ogniwa energetycznego w celu podgrzania czynnika chłodzącego w małym cyklu i rurociągu wody uzupełniającej, a gorący czynnik chłodzący podgrzewa reaktor, aż temperatura reaktora osiągnie wartość docelową. Wtedy można uruchomić ogniwo paliwowe i zatrzymać ogrzewanie elektryczne.
Ogrzewanie elektryczne PTC dzieli się na niskonapięciowe i wysokonapięciowe, w zależności od platformy napięciowej. Niskie napięcie to głównie 24 V, które musi zostać przekonwertowane na 24 V za pomocą przetwornicy DC/DC. Moc ogrzewania elektrycznego niskiego napięcia jest ograniczona głównie przez przetwornicę 24 V DC/DC. Obecnie maksymalna moc przetwornicy DC/DC dla wysokiego napięcia na niskie napięcie 24 V wynosi zaledwie 6 kW. Wysokie napięcie wynosi głównie 450–700 V, co odpowiada napięciu ogniwa zasilającego, a moc grzewcza może być stosunkowo duża, głównie w zależności od objętości grzejnika.
Obecnie krajowe systemy ogniw paliwowych uruchamiane są głównie za pomocą ogrzewania zewnętrznego, tj. za pomocą ogrzewania PTC; zagraniczne firmy, np. Toyota, mogą uruchamiać je bezpośrednio, bez konieczności ogrzewania zewnętrznego.
Kierunek rozwoju ogrzewania elektrycznego PTC w układach zarządzania ciepłem ogniw paliwowych to miniaturyzacja, wysoka niezawodność i bezpieczeństwo ogrzewania elektrycznego PTC wysokiego napięcia.
Czas publikacji: 28 marca 2023 r.
