瞄准电动汽车充电领域 汽车专用SOFC研制成功
2009-02-23 09:57:48 来源:汽车电子设计 点击:1000
日前,于东京举行的“nano tech 2009国际纳米技术综合展”上,日产汽车展示了其试制出的SOFC(固体氧化物燃料电池)。该电池的目标市场将是用于为EV(电动汽车)充电。在其旁边展出的产综研的SOFC也表现出将SOFC用于汽车的意向。
因为SOFC的效率高但不擅长起动,因此目前普遍认为它只适合热电联产而不适合汽车,汽车燃料电池必然选择PEFC(固体高分子型燃料电池)。或许这种观念即将改变。
SOFC的使用温度高,不能频发启动、停止,因此可使EV具有巨大的充电容量。当汽车处于必须充电的状态时,电池会慢慢为汽车充电,且一口气“充满”,因此可最小限度起动、停止。起动需要15分左右,不过可以看着电池预测需要充电的时间后再起动。4kW的SOFC能够充满重1t左右、发动机功率为数十千瓦的车辆。
燃料采用的是不用担心基础设施的汽油和轻油。SOFC能够内部改质,因此大多情况下不使用其他改质器,而日产使用改质器。不过,与必须变成纯H2的PEFC不同,可以用简单的改质器。改质器的效率(生成气体的发热量/原料气体的发热量)为103%。由于H会通过水蒸气改质增加的水进入,因此效率超过100%。与热电联产不同,不用排热,将燃料电池产生的高温水蒸气用于改质,因此热量损失少。
SOFC本身的效率为65~70%。包括其他损失在内,充电器的效率为50%。如果EV的车辆效率为80%,相乘得到的综合效率为40%。以2015年的“JC08”燃效进行比较,燃效是1t汽油车的1.8倍,是2t汽油车的2.5倍。远远高于PEFC。由于不擅长起动,用于长时间行驶的商用车更有希望。
日产将YSZ(氧化钇稳定二氧化锆)的电解质设计成了环形大型单元。采用环形时,大多从内侧供应燃料排出外侧,而日产通过在直径方向放置隔板,使从内侧供应的燃料折回,返回到稍靠外的位置后排出。有个套管的分流器贯穿于环形的中央,向其内侧供应燃料,从外侧排出燃料。空气极侧沿着单元面直流。
日产试制出了层叠5层单元的电池组,采用H2燃料,总功率为54W。换算成功率密度,相当于0.37kW/L。室温下燃烧60分钟便达到600℃,即使以1kW/L重负荷运行30分钟也不会损坏。
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所有燃料电池的基本工作原理都是相同的:将氢的化学能转化为电能。但人们已经研究出数种不同类型的燃料电池技术。除了PEM、PAFC和SOFC之外,还有碱性燃料电池(AFC)和熔融碳酸盐(MC)燃料电池。
日前,中国科学院上海硅酸盐研究所传来好消息,其研发的1kW固体氧化物燃料电池(SOFC)系统试发电成功。

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