Komplexní tepelný management autobusu s palivovými články zahrnuje zejména: tepelný management palivových článků, tepelný management výkonových článků, zimní vytápění a letní chlazení a komplexní návrh tepelného managementu autobusu založený na využití odpadního tepla z palivových článků.
Mezi klíčové komponenty systému tepelného řízení palivových článků patří zejména: 1) Vodní čerpadlo: pohání cirkulaci chladicí kapaliny. 2) Chladič (jádro + ventilátor): snižuje teplotu chladicí kapaliny a odvádí odpadní teplo z palivového článku. 3) Termostat: řídí cirkulaci chladicí kapaliny. 4) Elektrický PTC ohřev: ohřívá chladicí kapalinu při nízké teplotě a spouští předehřívání palivového článku. 5) Deionizační jednotka: absorbuje ionty v chladicí kapalině pro snížení elektrické vodivosti. 6) Nemrznoucí kapalina pro palivový článek: chladicí médium.
Na základě charakteristik palivových článků má vodní čerpadlo pro systém tepelného managementu následující vlastnosti: vysoký výtlak (čím více článků, tím vyšší potřebný výtlak), vysoký průtok chladicí kapaliny (odvod tepla 30 kW ≥ 75 l/min) a nastavitelný výkon. Otáčky a výkon čerpadla se poté kalibrují podle průtoku chladicí kapaliny.
Trend budoucího vývoje elektronických vodních čerpadel: za předpokladu splnění několika indexů se bude spotřeba energie neustále snižovat a spolehlivost se bude neustále zvyšovat.
Chladič se skládá z jádra chladiče a chladicího ventilátoru, přičemž jádro chladiče tvoří chladicí plocha jednotky.
Trend vývoje chladičů: vývoj speciálních chladičů pro palivové články, z hlediska materiálového vylepšení, potřebného ke zvýšení vnitřní čistoty a snížení stupně srážení iontů.
Hlavními ukazateli chladicího ventilátoru jsou výkon ventilátoru a maximální objem vzduchu. Ventilátor modelu 504 má maximální objem vzduchu 4300 m²/h a jmenovitý výkon 800 W; ventilátor modelu 506 má maximální objem vzduchu 3700 m³/h a jmenovitý výkon 500 W. Ventilátor je hlavně...
Trend vývoje chladicího ventilátoru: chladicí ventilátor se může následně měnit v závislosti na napěťové platformě a přímo se přizpůsobovat napětí palivového článku nebo výkonového článku bez použití DC/DC měniče, čímž se zvyšuje jeho účinnost.
Elektrické ohřev PTC se používá hlavně při nízkoteplotním spouštění palivových článků v zimě. Elektrické ohřev PTC má v systému tepelného řízení palivových článků dvě pozice: v malém cyklu a v přívodu doplňovací vody, přičemž malý cyklus je nejběžnější.
V zimě, kdy je nízká teplota, se energie odebírá z energetického článku pro ohřev chladiva v malém okruhu a potrubí přídavné vody a horké chladivo poté ohřívá reaktor, dokud teplota reaktoru nedosáhne cílové hodnoty, načež lze spustit palivový článek a zastavit elektrický ohřev.
Elektrické PTC ohřevné systémy se dělí na nízkonapěťové a vysokonapěťové podle napěťové platformy. Nízkonapěťové ohřevné systémy jsou převážně 24 V, které je třeba převést na 24 V pomocí DC/DC měniče. Výkon nízkonapěťového elektrického ohřevu je omezen především 24V DC/DC měničem. V současné době je maximální výkon DC/DC měniče pro převod vysokého napětí na nízké napětí 24 V pouze 6 kW. Vysoké napětí je převážně 450-700 V, což odpovídá napětí výkonového článku, a topný výkon může být relativně velký, zejména v závislosti na objemu ohřívače.
V současné době se domácí systémy palivových článků spouští hlavně externím ohřevem, tj. ohřevem pomocí PTC ohřevu; zahraniční společnosti jako Toyota mohou spustit přímo bez externího ohřevu.
Směrem vývoje elektrického PTC ohřevu pro systémy tepelného řízení palivových článků je miniaturizace, vysoká spolehlivost a bezpečné vysokonapěťové elektrické PTC ohřevy.
Čas zveřejnění: 28. března 2023
