Komplexný tepelný manažment autobusu s palivovými článkami zahŕňa najmä: tepelný manažment palivových článkov, tepelný manažment výkonových článkov, zimné vykurovanie a letné chladenie a komplexný návrh tepelného manažmentu autobusu založený na využití odpadového tepla z palivových článkov.
Medzi hlavné komponenty systému tepelného manažmentu palivových článkov patria najmä: 1) Vodné čerpadlo: poháňa cirkuláciu chladiacej kvapaliny. 2) Chladič (jadro + ventilátor): znižuje teplotu chladiacej kvapaliny a odvádza odpadové teplo z palivových článkov. 3) Termostat: riadi cirkuláciu chladiacej kvapaliny. 4) Elektrický PTC ohrev: ohrieva chladiacu kvapalinu pri nízkej teplote a začína predhrievať palivový článok. 5) Deionizačná jednotka: absorbuje ióny v chladiacej kvapaline, čím znižuje elektrickú vodivosť. 6) Nemrznúca zmes pre palivové články: chladiace médium.
Na základe charakteristík palivových článkov má vodné čerpadlo pre systém tepelného manažmentu nasledujúce charakteristiky: vysoký tlak (čím viac článkov, tým vyšší tlak), vysoký prietok chladiacej kvapaliny (rozptyl tepla 30 kW ≥ 75 l/min) a nastaviteľný výkon. Otáčky a výkon čerpadla sa potom kalibrujú podľa prietoku chladiacej kvapaliny.
Budúci vývojový trend elektronického vodného čerpadla: za predpokladu splnenia niekoľkých indexov sa spotreba energie bude neustále znižovať a spoľahlivosť sa bude neustále zvyšovať.
Chladič sa skladá z jadra chladiča a chladiaceho ventilátora a jadro chladiča tvorí oblasť chladiča jednotky.
Trend vývoja chladiča: vývoj špeciálneho chladiča pre palivové články, pokiaľ ide o zlepšenie materiálu, potrebného na zvýšenie vnútornej čistoty a zníženie stupňa zrážania iónov.
Hlavnými ukazovateľmi chladiaceho ventilátora sú výkon ventilátora a maximálny objem vzduchu. Ventilátor modelu 504 má maximálny objem vzduchu 4300 m2/h a menovitý výkon 800 W; ventilátor modelu 506 má maximálny objem vzduchu 3700 m3/h a menovitý výkon 500 W. Ventilátor je hlavne...
Trend vývoja chladiaceho ventilátora: chladiaci ventilátor sa môže následne meniť v napäťovej platforme a priamo sa prispôsobiť napätiu palivového článku alebo výkonového článku bez použitia DC/DC meniča, aby sa zvýšila účinnosť.
Elektrické vykurovanie PTC sa používa hlavne pri nízkoteplotnom štartovaní palivových článkov v zime. Elektrické vykurovanie PTC má dve polohy v systéme tepelného riadenia palivových článkov: v malom cykle a v prívode doplňovacej vody, pričom malý cyklus je najbežnejší.
V zime, keď je nízka teplota, sa z energetického článku odoberá energia na ohrev chladiacej kvapaliny v malom cykle a v potrubí s prídavnou vodou a horúca chladiaca kvapalina potom ohrieva reaktor, kým teplota reaktora nedosiahne cieľovú hodnotu, a potom sa môže spustiť palivový článok a zastaviť elektrické ohrev.
Elektrické vykurovanie PTC sa delí na nízkonapäťové a vysokonapäťové podľa napäťovej platformy. Nízkonapäťové napätie je prevažne 24 V, ktoré je potrebné previesť na 24 V pomocou DC/DC meniča. Výkon nízkonapäťového elektrického vykurovania je obmedzený hlavne 24 V DC/DC meničom. V súčasnosti je maximálny výkon DC/DC meniča pre vysoké napätie na nízke napätie 24 V iba 6 kW. Vysoké napätie je prevažne 450 – 700 V, čo zodpovedá napätiu výkonového článku, a vykurovací výkon môže byť relatívne veľký, najmä v závislosti od objemu ohrievača.
V súčasnosti sa domáce systémy palivových článkov spúšťajú hlavne externým ohrevom, t. j. zahrievaním pomocou PTC ohrevu; zahraničné spoločnosti ako Toyota môžu spustiť priamo bez externého ohrevu.
Smerom vývoja elektrického PTC ohrevu pre systém tepelného manažmentu palivových článkov je miniaturizácia, vysoká spoľahlivosť a bezpečné vysokonapäťové elektrické PTC ohrev.
Čas uverejnenia: 28. marca 2023
