燃料电池及其在船舶上的应用研究
随着国际社会对节能减排越来越重视，清洁能源的应用也开始成为社会的关注热点。作为能源消耗巨大的航运业，清洁能源在船舶上的应用显得愈发重要。燃料电池作为新型清洁能源已经在汽车上得到应用，文章根据国内外研究现状，以实际案例对船用燃料电池做出分析，并给出了燃料电池发电系统在船舶应用和船舶布置方面的建议。
标签：清洁能源；燃料电池；航运业
1 国外燃料电池在船上应用的现状
船用燃料电池的研发开始于21世纪，主要以欧洲造船强国为中心。由挪威船社研制的第一艘通过燃料电池进行供电运行的船舶2009年12月实验运营，这个项目的成功预示着未来船舶动力系统的环保革新。挪威船级社为了研究船舶如何降低排放的难题，在“Viking Lady”号上做了一个试验，以燃料电池组为对象，将该电池组与船舶的推进系统结合，形成了混合动力推进系统，经过实际的运行测试，该电池组为船舶提高了30%的功率，并且安全运行了18500小时。
2 国内燃料电池在船上应用的现状
我国对燃料电池研究相对于国外较晚，经过国内专家多年的研究，在质子交换膜燃料电池上的研究获得了重大的发展，各种燃料电池项目慢慢应用到了相应的设备上，2001年7月由上海交大燃料电池研究所实施的“1～1.5kW熔融碳酸盐燃料电池系统”项目已通过成果鉴定。目前上海海事大学“电力电子与电力传动”学科，在上海市教委的支持下，利用重点学科经费，成立了“燃料电池电力推进”实验室，要把燃料电池运用到船舶上来，实现新能源的电力推进。
3 主电源
3.1 主电源的一般要求
（1）主电源装置应能确保为保持船舶处于正常操作状态和满足正常居住条件所必须的所有电气设备供电。
（2）自航船舶应至少设置两组主电源装置。非自航船舶可按使用所需设置主电源装置。
3.2 主电源的配备
（1）对于动力操舵装置、为主机服务的各种辅机、消防泵、舱底泵等船舶正常运行所必需的设备均为电力供电时，应至少设置2台与主机独立的发电机组。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920361347.7 (22)申请日 2019.03.20 (73)专利权人 宁波大学 地址 315000 浙江省宁波市江北区风华路 818号 (72)发明人 王甫 袁金良 赵加佩 王家堂 苗鹤 张春飞 (74)专利代理机构 宁波浙成知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 33268 代理人 洪松 (51)Int.Cl. F02M 25/12(2006.01) F01N 5/02(2006.01) F02B 63/04(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种基于船舶柴油发电机与可逆燃料电池 的集成系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于船舶柴油发电 机与可逆燃料电池的集成系统，包括船舶柴油发 电机、烟气换热器、水泵、水箱、凝汽器、汽轮机、 发电机、燃烧器、可逆固体氧化物燃料电池、热交 换器、氢气罐、氧气罐及相关阀等。将船舶柴油发 电机与可逆固体氧化物燃料电池集成为一体，利 用可逆固体氧化物燃料电池发电与电解模式的 切换实现船舶柴油发电机工作工况的调节，同时 实现船舶柴油发电机烟气余热的利用，保证船舶 柴油发电机运行工况维持在较高效率区。同时可 逆固体氧化物燃料电池可以利用船舶岸电进行 电解储氢，以实现船舶在排放控制区的航行及负荷来源的多样选择， 降低了船舶污染物的排放。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 209892353 U 2020.01.03 C N 209892353 U
课程论文评阅表 教师签名：
新能源利用技术的发展及在汽车船舶领域的运用一、新能源利用技术目前的发展 目前，新能源已成为能源来源多样化，缓解全球气候变化和实现可持续发展的重要替代能源。能源是经济和社会发展的基础，是人类社会生存和发展的物质保障。纵观人类社会发展的历史，能源技术的进步极大地推动了世界经济和社会发展。石油和其他化石燃料的消耗和温室气体排放造成的空气污染、环境污染，及其引发的气候变化和人类生存条件的恶化等很多问题受到了广泛的关注，节约能源、提高能源效率、大力开发新能源已成为世界能源发展的核心。随着能源可持续发展这个主题逐渐成为国际社会的共识，以及国家关注能源供应和气候变化的行动，进一步推动了全球新能源技术和产业的发展。在第二十一世纪，许多国家，发展新能源是缓解能源供需矛盾，气候变化以及实现可持续发展的重要措施。（1）我国新能源产业发展的现状及发展 1．风能 风能利用主要以风能作动力(风帆助航)和风力发电两种形式为主，在船舶上的应用形式偏重于作为航行的主动力或辅助动力，只在少数船舶上应用风力发电技术。全球第一艘用风筝拉动的货轮自鲸天帆号(BelugaSkySails)2007年12月15日由德国汉堡市起航，横渡大西洋驶往美国休斯敦已于2008年3月14日成功完成了他的处女航。 2.太阳能 太阳能动力船舶，尤其是大型太阳能动力船舶，目前主要有以下几项关键技术有待于研究、解决、改进与完善：①太阳能动力船舶船体平台的研究属于舰船总体技术，包括适用的船舶类型分析论证、船型方案论证设计及其水动力性能研
究，太阳能动力系统的布置等。②高效率的太阳能光伏装置的研制。太阳能的能量密度不高，太阳能光伏装置的能量转换效率对发展太阳能船舶至关重要。③大容量高输出功率的储能装置要实现大型船舶全天候太阳能动力航行仅提高太阳能光伏装置的效率还不够，储能装置的应用也是非常关键的技术。④（氢）燃料电池是太阳能动力船舶最有前途的中国水运第12卷储能装置。⑤太阳能制氢与储氢技术的研发氢燃料电池是以氢为燃料、氧为氧化剂，通过化学反应而产生电流的储能装置。由于上述关键技术短期内难以突破，大规模推广应用也不现实。 3.燃料电池 目前的燃料电池与相同功率的船用柴油发电机组在性能上完全具备了可比性，在功率比、环保等一些性能指标还有明显的优势。不过现阶段燃料电池装置仍处于研制阶段，产业化的程度很低，所以一套燃料电池装置的成本还很高，往往只能应用在少数高附加值的舰船上。同时，它还存在不少需要继续解决的问题，如减少损耗，提高效率，提高材质，改善工艺，提高稳定性，降低成本，改善电能质量等，短期内在船舶上大规模推广还不现实。 4.生物质能 当前生物柴油主要应用于车用小型柴油机上，生物柴油的热值比柴油低10左右，但其密度比柴油高；含氧燃料，着火后的自供氧效应，使燃烧速度高于柴油。且大多数有关生物柴油在发动机上的应用研究的前提就是对发动机不作任何改动，以掺混一定比例的生物柴油来研究发动机的燃烧排放动力性能。但是一方面生物柴油掺混比例还很有限，另一方面，生物柴油有和人类抢粮食之嫌。所以，也很难大规模在船舶大型柴油机上推广应用。 5.LNG燃料
摘要 随着人口的增加、工业的迅速发展，人类对能源的需求越来越大。而氢能源作为一种清洁高效的新能源越来越引起人们的重视，人们加快了氢能源开发的脚步，使得氢能源的广泛应用逐步变为可能。当下，阻碍氢能源被广泛应用的最大瓶颈是氢气的制备、分离、储备、运输、使用、安全等。本文将就以上几个方面介绍一下氢气的相关知识，并对氢能源的应用前景做相关阐述。 关键词：氢气的制备；分离；储备；运输；使用；安全问题；应用前景 目录 一、氢的基本性质 二、氢气制备 化石燃料制氢 电解水制氢 生物质制氢 光催化制氢 三、氢分离与提纯 四、储氢方法 高压储氢 液态储氢 储氢合金和金属氢化物 无机非金属储氢材料 五、氢能源的应用
正文 一、氢的基本性质 氢原子H代表了最基本的原子结构：一个仅由一个质子构成的原子核和原子核外的一个电子，因此是原子结构研究的模型体系。氢原子的一些基本性质见下表 氢的同位素有氕氘氚，氘或称重氢，原子核中含一个质子和一个中子。D是一种稳定的同位素。D的氧化物称为重水，工业上通过富集海水中的重水来得到纯的重水，重水在核反应中能作为快中子的吸收剂，对生物体有微毒性。重水在核反应中也作为中子的减速剂，以提高核裂变反应引发的几率。 原子核中有两个中子的同位素称为氚。氚不稳定，现在主要通过中子照射Li同位素制备得到。氚的主要用途是在核聚变中，氚与氚的聚变反应可放出17.6MeV的能量。氚对人体有一定的伤害，但由于其半衰期短，因此危害性较小。 氢气是最简单的双原子分子，两个电子自旋相反，因此氢气呈抗磁性。无论气态、液态还是固态，氢气都是绝缘体。液态氢常用作高密度氢气存储介质，主要用于火箭推进剂燃料。液态氢需要在低温下贮藏，低温系统的故障将导致氢气的泄露，因此在液态氢气的存储和运输过程中应十分小心。 原子核聚变反应生成新的元素，同时反应中质量的改变伴随着能量的释放和吸收，氢元素的聚变反应能释放大量能量，而生成质量高于铁原子的原子核的聚变反应则吸收能量。最常见的聚变反应是氢的两种同位素之间的聚变。 聚变释放的是原子核中核子的结合能。在形成原子核时，每个核子都会受到相邻核子的短程吸引力，由于核子数较小的原子核中位于表面的核子数目较多，收到的吸引力较小，因此每个核子的结合力随原子序数的增加而增加，担当原子核直径约为4个核子时达到饱和。与此同时带正电的原子核和质子会由于库伦力二相互排斥，从而释放出大量能量。
国际氢能燃料电池技术及汽车发展研讨会
INTERNATIONAL HYDROGEN FUEL-CELL TECHNOLOGY AND VEHICLE DEVELOPMENT FORUM
中国氢燃料电池技术
Overview of China’s Fuel cells Technologies
郑方能 (ZHENG FangNeng)
中国科学技术部
Ministry of Science and Technology of China
2010-9-21 上海(Shanghai)
1
内容Outline：
? 氢能国家战略
National strategy of hydrogen energy
? 制氢与储氢
Hydrogen production & storage
? 汽车能源及动力转型
Automotive energy & power transformation
? 燃料电池 Fuel cells
2
国家战略National strategy
Economy growth
Developing Low-carbon economy
Energy demand
Environmental protection
Save energy
Renewable energy
Fossil fuel
Nucleari power
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氢能是我国未来能源发展战略的重要方向
Hydrogen energy – important R&D direction in Chinese energy strategy
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020） National Program for Long- and Medium-Term Scientific and Technological Development (2006-2020) 前沿技术－先进能源技术：氢作为可从多种途径获取的理想能 源载体，将为能源的清洁利用带来新的变革；具有清洁、灵活 特征的燃料电池动力和分布式供能系统，将为终端能源利用提 供新的重要形式 Cutting-edge technology – Advanced energy technology: Hydrogen, as ideal energy carrier, will revolutionarily bring about clean energy utilization. The green, smart fuel cell power and distributed energy-supply systems will provide new important way for terminal energy use.
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“行-热”核动力民用船舶 我们知道核电站运行带来的经济、环境上的巨大好处，也听说过核动力航母、潜艇的巨大威力，但几乎没听过核动力在民用船舶上的应用。随着石油价格的飙升（106.53美元/桶），世界对环境保护的要求加强，以及发达国家利用能耗问题对我国船舶工业的打击日益严重，我们不得不考虑利用非常规动力的新能源船舶，来满足日益增长的交通需求。俄罗斯“列宁号”破冰船的良好运行说明在现在的科学发展水平的影响下，核动力是最佳选择。 核动力就是通过由核裂变、核聚变或者放射性衰变等不同方式释放热能加热工质的核反应堆、热工质输送系统、循环系统、冷却系统, 以及控制保障等配套系统组成的核能发动机。与目前主流的柴油机动力推进船舶相比，核动力推进的船舶具有明显的比较优势。 在船舶上使用核动力装置，能使船舶的性能大大改善，速度加快，一次装料，航行能力达百万公里以上。核反应中核裂变无需氧气, 也不会产生废气, 按照国际标准设计建造的核反应堆性能可靠, 可以连续运用数年而无须添加燃料,这是石油等其它能源无法比拟的, 至于在成本方面, 核动力优势更加明显。而经济学家和企业家最关心的不就是商船的高速度、高性能、高运量、低成本高效益和高投资回报率吗？所以说，核反应堆的利用使远洋船舶动力技术进入新的时代。 它的突出优越性表现在： （1）首先，核动力船舶不依赖化石燃料，可实现污染零排放，在整个营运过程中是一种非常彻底的环境友好型绿色船舶； (2)利用核动力作为舰船的推进装置其最大的优点是不需要大量的燃料储备就能长期航行，续航力可以说是没有限制的。以一艘排水量为5万吨级的远洋船舶为例，若采用核反应堆作动力，在不补充核燃料的条件下，连续航行一年，航程可达几万海里，只消耗几十公斤的铀－235。而普通远洋船舶一年就要烧掉几万吨的煤或重油，且非要在各地海港上添加燃料不可。核动力舰船就省去了装载燃料的停泊时间，同时增加了航行时间。一般一艘核动力舰船反应堆一次装料可连续运行几年，最新设计的船用核动力反应堆从下水投入航运起至舰船退役不须更换核燃料，反应堆与舰船同寿期。对于洲际海区缺乏海港的地带，核动力舰船更显示出其优点，因此，可为船东高速化营运、提高航运效率和周转率提供硬件保障； (3)采用核动力使舰船的有效载重量提高，有利于提高舰船的航速。普通舰船由于装载了大量储备燃料而减少了有效载重量，舰船的吨位越大相应储备燃料装量也越大，按比例增加。但若改用核动力，则所装载的核燃料重量几乎可以忽略不计，核动力船舶无须设置专门的排气管、烟囱、燃油舱及燃油系统,而且随着舰船的吨位加大，核动力舰船中动力装置重量比例更小，可以大大节省船舶空间，提高船舶货舱的装载量或布置更多作业设备，从而大幅提高船体空间的利用效率； （4）相对于在航行中利用太阳能，风能等能源，核动力船舶的技术相对成熟可靠、能源利用效率高，更易于船东、投资者接受； （5）船舶对发动机要求很高，这样威力强大、可以持续平稳运营的船用核动力发动机则相对简便得多。 自上个世纪50年代以来，从技术和经济角度来看，核动力用于民用船和商用船的意义很大。且前苏联核动力破冰船的成功航行在技术上证明了核动力民用船舶的可行性。至于经济不可行性主要是是因为当时油价低，而现在油价已经上涨到100美元一桶，并会继续上涨，加上核技术的进步，用核动力作为能源的成本必然低廉。而且行波堆，热管堆的应用必然也将提高核动力的安全性。 核动力民用商船有着广泛的应用范围。其一，随着对极地，海洋资源的考察开发，对考察船的性能要求越来越高，因此包括极地考察船在内的破冰船是首先值得考虑的船型。破冰船往往需要较大的推进力并拥有可携带诸多作业设备的空间，而且需要很大的功率, 在破冰
氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用 一、通信备用电源系统简介 通信基站一般用市电供电，为保证基站正常工作，需要给基站配备备用电源系统如铅酸蓄电池组和移动油机，在断电时，备用电源系统为基站中的负载供电，保证设备的正常运行。 铅酸蓄电池的优点是比较安全且采购成本较低，其缺点是体积大、笨重、造成一次和二次环境污染、备电时间有限且有不确定性、对环境温度要求苛刻。 当铅酸蓄电池因放电时间较长将要退服或出现故障时，移动油机成为现实可用的备用电源，但移动油机后勤保障复杂，需有人值守，有噪声污染及废气污染。 鉴于铅酸蓄电池和移动油机的种种缺点，加之能源危机和人们环保意识的提高，寻求新的备用电源的呼声越来越高，氢燃料电池是最理想的替代者之一。 二、氢燃料电池的原理 氢燃料电池是一种高效电化学能量转换器，把氢气（燃料）和氧气（来自空气）中的化学能直接转化成电能。只要有燃料和空气不断输入，燃料电池就能源源不断地产生电能，因此，燃料电池兼具电池和油机的特点。 燃料在燃料电池的阳极被氧化，生成质子和电子；质子通过电解质迁移到阴极，电子通过外电路迁移到阴极为外界负载提供电能；迁移到阴极的质子、电子和阴极处来自空气中的氧气结合生成水。燃料电池的主要优点包括：高效率（不受“卡诺循环”的限制）、零或超低排放、机械结构简单、扩展容易、安静、安全、可靠、能用可再生能源为燃料、只要有燃料就可连续不断地发电。 三、氢燃料电池与现有备用电源的比较 1、与铅酸电池的比较 和铅酸电池相比，燃料电池的主要优点包括： 适应环境温度范围宽广，基站温度可设定在32℃或更高，这样每年可节约大量空调电费。 只要保证氢气的供应就可持续供电，在发生大的自然灾害时可以保持长时间的通信畅通，为此而保护的生命、财产是难以用金钱来衡量的。 按设定电压稳定输出电能，而不像铅酸电池在剩余电量达到最低值前，放电电压衰减很快且难以预测。 重量轻，不需特殊的承重处理。 占地面积小，安置位置灵活，既可安置在室外也可安置在室内。 寿命设计一般是累计使用时间1500小时、累计开关次数超过600次、储存寿命10年，而铅酸电池几年就要更换。 安全性高，燃料电池系统中有多种传感器，系统可自动采取应对措施，如：当氢气泄漏时，燃料电池控制系统会自动关闭气源，避免泄漏持续；可远程监控，及时发现问题。世界上还没有燃料电池发生氢气燃爆事故。 2、与移动油机的比较 与移动油机比较，氢燃料电池最大优点是： 自动控制，可实现无人值守，通过遥测、遥控手段来监控系统的运行状态及氢气的剩余量，实现远程管理。 低噪音、无废气排放。燃料电池系统机械运动部件较少，所以系统比较安静，其排放物为水，对环境友好。 四、通信备用氢燃料电池系统的应用 1、系统的接入 燃料电池系统可以布置于室内和室外，但作为通信备用电源系统，根据现有通信机房的
应用电化学 论文作业 题目燃料电池的发展现状及研究进展学院化学与化学工程学院 专业班级制药134班 姓名郭莹莹
摘要 燃料电池是一种清洁高效的能源利用方式，它是一种能够持续将化学能转化为电能的能量转换装置。发展燃料电池对于改善环境和实现能源可持续发展有重要意义。本文介绍了燃料电池的工作原理、分类及燃料电池的优点，详细阐述了燃料电池现在的发展现状和未来研究前景的展望。 关键词：燃料电池转换装置应用发展
1 燃料电池的工作原理及分类 燃料电池( Fuel Cell，FC) 是把燃料中的化学能通过电化学反应直接转换为电能的发电装置。按电解质分类，燃料电池一般包括质子交换膜燃料电池( Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEM-FC) 、磷酸燃料电池( Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC) 、碱性燃料电池( Alkaline Fuel Cell，AFC) 、固体氧化物燃料电池( Solid Oxide Fuel Cell，SOFC) 及熔融碳酸盐燃料电池( Molten CarbonateFuel Cell，MCFC) 等。以质子交换膜燃料电池为例，主要部件包括: 膜电极组件( Membrane Elec-trode Assembly，MEA) 、双极板及密封元件等。膜电极组件是电化学反应的核心部件，由阴阳极多孔气体扩散电极和电解质隔膜组成。电解质隔膜两侧分别发生氢氧化反应与氧还原反应，电子通过外电路作功，反应产物为水。额定工作条件下，一节单电池工作电压仅为0．7 V 左右。为了满足一定应用背景的功率需求，燃料电池通常由数百个单电池串联形成燃料电池堆或模块。因此，与其它化学电源一样，燃料电池的均一性非常重要。燃料电池发电原理与原电池类似( 见图1) ，但与原电池和二次电池比较，需要具备一相对复杂的系统，通常包括燃料供应、氧化剂供应、水热管理及电控等子系统，其工作方式与内燃机类似。理论上只要外部不断供给燃料与氧化剂，燃料电池就可以续发电。 图1 PEMFC 基本原理 燃料电池从发明至今已经经历了100 多年的历程。于能源与环境已成为人
（二零一二年十二月） 2020-2025年中国氢燃料电池汽车行业新市场开拓策略研究报告 可落地执行的实战解决方案 让每个人都能成为 战略专家 管理专家 行业专家 ……
报告目录 第一章企业新市场开拓策略概述 (6) 第一节研究报告简介 (6) 第二节研究原则与方法 (7) 一、研究原则 (7) 二、研究方法 (7) 第三节研究企业新市场开拓策略的重要性及意义 (9) 一、重要性 (9) 二、研究意义 (9) 第二章市场调研：2018-2019年中国氢燃料电池汽车行业市场深度调研 (11) 第一节氢燃料电池汽车行业概述与定义 (11) 一、行业概述 (11) 二、燃料电池汽车定义 (12) 第二节燃料电池汽车的发展现状和趋势 (13) 一、国际发展现状 (13) 二、国内发展现状 (15) 三、国内外政策比较 (16) （一）欧洲：促进“交通与氢能”融合，持续稳定支持产业发展 (17) （二）美国：大力投资发展 (17) （三）日本：领航燃料电池发展，政策多举并进 (17) （四）中国：政府大力支持产业发展，地方政府为氢能发展保驾护航 (18) 第三节2018-2019年我国氢燃料电池汽车行业国内外专利情况分析 (19) 一、国家层面 (19) （1）专利数量：日本遥遥领先，中国位居第三 (19) （2）技术优势：日本全面领先，专利强国各关键技术发展均衡 (20) （3）国际布局：日本重视国际市场，中国以本国市场为主 (21) （4）国内专利国家布局：国内机构数量领先，国外专利整体质量较高 (22) 二、竞争机构层面 (22) （1）国际专利申请人：汽车产业相关公司占比较大，产业技术趋于垄断 (22) （2）中国专利申请人：本土机构具备相当实力，中国专利申请人布局较分散 (23) 第四节燃料电池汽车产业链分析 (24) 一、燃料电池配套产业链结构 (25) 二、燃料电池核心技术产业链 (26) （一）燃料电池发动机 (27) （二）质子交换膜 (27) （三）反应催化剂 (28) （四）电解质 (28) （五）双极板 (28) 三、燃料电池配套产业链结构 (29) 四、制氢 (30) （1）常用的制氢技术路线 (30) （2）主流制氢源自于传统能源的化学重整 (31)
AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2
WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图
表1 模块附件表：
表2 车载系统附件表：
2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若
不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节电池为1200欧，150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW，采用电堆的高压电源，在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵，因功率一般小于500W，且只在电堆工作时运行，采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带MPU，与模块控制器采用通讯联系（CAN和RS485）。这样会使检测电缆最短，提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE，硬件和壳体，若能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用
船舶新能源动力系统的现状及其发展前景 彭美康能动ZY1301 摘要:本文先介绍船舶新能源动力系统的种类及其产业格局，然后结合船舶柴油机在能源类型，排放，震动和噪音等方面的不足，阐述推广船舶新能源动力系统的意义，最后重点分析船舶新能源动力系统的现状及其发展前景。 关键字：新能源；船舶；动力系统；现状；发展前景。 一．船舶动力系统的种类及其产业格局 由船舶主机（柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等）、传动系统（轴系、齿轮箱、联轴节、离合器等）和推进器（螺旋桨、全向推进器、侧向推进器等）组成的船舶动力系统，是船舶上最主要和最重要的设备。平均来说，其价值约占全船设备总成本的35%，约占总船价的20%。目前，世界上各类船舶的动力系统主要有以下四种推进方式：①蒸汽轮机推进系统—取代往复式蒸汽机，又被柴油机所取代，目前主要在LNG（液化天然气）船和核动力军船上应用，蒸汽轮机的技术发展趋势是：不断增强可靠性、机动性，提高操纵性，简化设备。②柴油机推进系统—全面取代往复式蒸汽机和蒸汽轮机，成为最主要的船舶动力，目前在各型船舶上应用，作为柴油机推进系统的主要设备。③燃气轮机推进系统—上世纪50 年代开始在商船上作为主机，但从未得到大规模应用，目前主要在军船上使用，作为燃气轮机推进系统的主要设备。④电力推进系统—上世纪90年代开始在船舶领域应用，目前除在军船上应用外，还在小型商船上应用，目前采用电力推进的船舶比例还较小。 目前，船舶动力系统的研发、设计，仍然是欧洲、美国、日本等国家或地区居领先和垄断地位，并且，蒸汽轮机及锅炉、燃气轮机、电力推进装置的制造也分别由这些国家的企业掌控。而占船舶动力系统最大比例的柴油机推进系统的制造已基本转移至韩、日、中三国。 二．推广应用船舶新能源动力系统的意义 目前，在船舶动力装置中，95%是柴油动力装置。而船舶柴油机的主要缺陷有以下几个方面。（1）使用不可再生能源。动力来源为不可再生的化石能源。据科学家的预测，目前地球上的石油只能够人们再使用60年。也就是说，60年后地球上的化石能源就会枯竭。因此，我们必须使用别的能源，最好是可再生能源。（2）大气污染。虽然现在的科技发展使柴油发动机的污染气体排放一步一步得到控制，但考虑到超大型船舶每次航行都会消耗数以千吨的化石燃料，还有历史留存下来的老旧式柴油机，这些都将会排放出大量的污染气体，将对大气造成严重的污染。这与绿色环保的时代主题无疑是相违背的。（3）严重的噪音问题。据有关数据显示，在船舶中，由柴油机发出的噪音可达120分贝。这是一个非常可怕的数字，长期处于这样的环境中，工作人员的听力将受到极大的损伤。这个问题在一下小型船舶上尤其凸显。因此，有必要解决这一问题。而传统的柴油机由于其自身的结构和工作原理的影响，其噪音问题很难解决。从而只能在新能源动力系统上寻求突破。 推广新能源动力系统，用可持续的能源为其供能，同时进一步降低其有害气体的排放以及解决其噪音问题，这不仅将给船舶上的轮机人员提供良好的工作环境，同时降低污染气体的排放也是对国家的可持续发展路线相契合。因此，开发船舶新能源动力系统有着重要的发展意义。
燃料电池及其在船舶上的应用研究 随着国际社会对节能减排越来越重视，清洁能源的应用也开始成为社会的关注热点。作为能源消耗巨大的航运业，清洁能源在船舶上的应用显得愈发重要。燃料电池作为新型清洁能源已经在汽车上得到应用，文章根据国内外研究现状，以实际案例对船用燃料电池做出分析，并给出了燃料电池发电系统在船舶应用和船舶布置方面的建议。 标签：清洁能源；燃料电池；航运业 1 国外燃料电池在船上应用的现状 船用燃料电池的研发开始于21世纪，主要以欧洲造船强国为中心。由挪威船社研制的第一艘通过燃料电池进行供电运行的船舶2009年12月实验运营，这个项目的成功预示着未来船舶动力系统的环保革新。挪威船级社为了研究船舶如何降低排放的难题，在“Viking Lady”号上做了一个试验，以燃料电池组为对象，将该电池组与船舶的推进系统结合，形成了混合动力推进系统，经过实际的运行测试，该电池组为船舶提高了30%的功率，并且安全运行了18500小时。 2 国内燃料电池在船上应用的现状 我国对燃料电池研究相对于国外较晚，经过国内专家多年的研究，在质子交换膜燃料电池上的研究获得了重大的发展，各种燃料电池项目慢慢应用到了相应的设备上，2001年7月由上海交大燃料电池研究所实施的“1～1.5kW熔融碳酸盐燃料电池系统”项目已通过成果鉴定。目前上海海事大学“电力电子与电力传动”学科，在上海市教委的支持下，利用重点学科经费，成立了“燃料电池电力推进”实验室，要把燃料电池运用到船舶上来，实现新能源的电力推进。 3 主电源 3.1 主电源的一般要求 （1）主电源装置应能确保为保持船舶处于正常操作状态和满足正常居住条件所必须的所有电气设备供电。 （2）自航船舶应至少设置两组主电源装置。非自航船舶可按使用所需设置主电源装置。 3.2 主电源的配备 （1）对于动力操舵装置、为主机服务的各种辅机、消防泵、舱底泵等船舶正常运行所必需的设备均为电力供电时，应至少设置2台与主机独立的发电机组。
10.16638/https://www.doczj.com/doc/716227498.html,ki.1671-7988.2019.16.012 我国氢燃料电池汽车的发展现状及产业化探究 杨自斌 （信阳职业技术学院汽车与机电工程学院，河南信阳464000） 摘要：随着我国经济的高速发展，汽车的生产量和销售量也在快速增加，随之而来的则是石油资源的日益紧缺和环境问题的日益突出，使得汽车新技术将开发新的能源作为主要的发现方向。在这一背景下，氢燃料电池汽车也应运而生，并且得到了广泛地关注。然而由于受到多种因素的制约，导致氢燃料电池汽车的发展依然存在着诸多问题亟待解决。基于此，文章从新能源背景下出发，对我国氢燃料电池汽车的发展前景以及产业化趋势进行了深入的探究，为其进一步的发展提出了具备实效性的建议。 关键词：氢燃料电池汽车；发展现状；产业化 中图分类号：U461.8 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)16-31-03 Development status and industrialization of hydrogen fuel cell automobile in china Yang Zibin ( Xinyang V ocational and Technical College, Automotive and Mechanical and Electrical Engineering College, Hennan Xinyang 464000 ) Abstract:With the rapid development of China's economy, the production and sales of automobiles are also increasing rapidly, which is followed by the increasing shortage of petroleum resources and the increasingly prominent environmental problems, which makes the development of new automotive technologies take the development of new energy as the main direction of discovery. In this context, hydrogen fuel cell vehicles have also emerged and received wide attention. However, due to the constraints of various factors, the development of hydrogen fuel cell vehicles still has many problems to be solved. Based on this, this paper makes an in-depth study on the development prospect and industrialization trend of hydro -gen fuel cell vehicles in China from the background of new energy, and puts forward some effective suggestions for their further development. Keywords: hydrogen fuel cell vehicle; status of development; industrialization CLC NO.: U461.8 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)16-31-03 引言 随着我国综合国力的提升，人民生活水平的提高，我国汽车的生产量和保有量快速增加，这对于能源的巨大需求和大气污染的治理是一项艰巨的挑战，氢燃料电池汽车以其环保、无污染等特征再次出现在人们的视野，并得到了广泛地关注。现如今很多国家已经开始进入到产业化的发展阶段，加强对氢燃料电池汽车的发展前景和产业化研究具备很强的现实意义及价值。 1 氢燃料电池汽车的基础设施及技术标准 1.1 氢燃料能源的基础设施 作为氢燃料电池汽车运行的重要保障，加氢站等基础设 作者简介：杨自斌，助教，硕士研究生，就职于信阳职业技术学院 汽车与机电工程学院，研究方向：汽车检测与维修技术。 31
加大船用氢燃料电池技术推广，打造全球最大电动船市场 中国是造船大国，船运交通大国，船舶污染大国！目前国内新能源补贴政策是" 重车轻船"，这不利于船舶污染治理和新能源船舶技术推广。氢云链认为，目前国内电动车已经进入市场化阶段，而车用燃料电池处在产业化落地阶段，现阶段发展船用燃料电池推广的时机已经成熟，车用、船用燃料电池同步发展具有产业协同效应，既可以实现治理船舶污染、节能减排和技术转型升级目标，也可以像电动车市场一样，倒逼中国企业打造出一个全球最大的" 电动船" 市场。 9 月19 日，《交通强国建设纲要》（下称《纲要》）正式对外发布，其中明确了构建物流强国目标，并在氢能基础建设、城市物流电动化、新能源船舶运输等多个方面对氢能产业发展形成更多的政策支持和实质利好。事实上，发展新能源船舶在全球早有尝试，但在《纲要》出台之前，国内新能源船舶处于概念或者示范运营摸索阶段。部分船运交通大省，如浙江、江苏、广东率先开展了第一批纯电动船舶示范运营项目。最近，新加入长三角一体化的安徽省铜陵市启动" 氢动长江" 计划，利用长江港口区优势，选择从氢能动力船舶领域切入氢能产业发展，进而实现了国内新能源船舶技术路线多元化发展新格局。＂氢动长江＂与此次《纲要》的出台时点近，可见，《纲要》的出台意义重大，标志着我国政策支持下的新能源船舶行业将正式拉开序幕，换句话说，物流强国战略离不开绿色船舶、绿色长江产业的崛起。 现阶段，在技术路线选择上，新能源汽车的" 锂电、氢燃料" 路线之将再一次上演。锂电和燃料电池谁才是新能源船舶的最好选择？同样地，若考虑到目前国内车用燃料电池应用还处在市场导入期，这个时候讨论船用燃料电池应用是否现实？安全、规范和标准等这些阻碍船用燃料电池产业化的拦路虎问题该怎么办？而技术、成本和规模之间的" 蛋和鸡"
南京氢燃料电池汽车项目 实施方案 规划设计/投资分析/产业运营
摘要 目前中国的乘用车与国外相比还比较差一定距离，在大功率的燃料电池技术上，也有一定距离，可以说短期内，中国不具备推广应用氢燃料电池乘用车的能力，示范期还比较长。 氢燃料电池汽车（FCV，Fuel Cell Vehicles）具有清洁零排放、续驶里程长、加注时间短的特点，发展氢燃料电池汽车是顺应全球新能源技术变革、占领产业制高点的重要突破口，是应对国家能源安全、环境保护等战略的重要立足点，是推进我省制造业高质量发展走在前列的重要支撑点。。 氢燃料电池汽车（FCV，Fuel Cell Vehicles）具有清洁零排放、续驶里程长、加注时间短的特点，发展氢燃料电池汽车是顺应全球新能源技术变革、占领产业制高点的重要突破口，是应对国家能源安全、环境保护等战略的重要立足点，是推进我省制造业高质量发展走在前列的重要支撑点。。 该氢燃料电池汽车项目计划总投资20956.28万元，其中：固定资产投资15097.81万元，占项目总投资的72.04%；流动资金5858.47万元，占项目总投资的27.96%。 达产年营业收入46676.00万元，总成本费用36561.19万元，税金及附加386.86万元，利润总额10114.81万元，利税总额11896.82
万元，税后净利润7586.11万元，达产年纳税总额4310.71万元；达 产年投资利润率48.27%，投资利税率56.77%，投资回报率36.20%，全部投资回收期4.26年，提供就业职位832个。 消防、卫生及安全设施的设置必须贯彻国家关于环境保护、劳动 安全的法规和要求，符合相关行业的相关标准。项目承办单位所选择 的产品方案和技术方案应是优化的方案，以最大程度减少建设投资， 提高项目经济效益和抗风险能力。项目承办单位和项目审查管理部门，要科学论证项目的技术可靠性、项目的经济性，实事求是地做出科学 合理的研究结论。
船用氢燃料电池推进技术发展趋势 一、前言 船舶是为航运业、海洋开发及国防建设提供技术装备的综合性产业，对钢铁、石化、纺织、装备制造、电子信息等重点产业发展和扩大出口具有较强的带动作用，是国家实施海洋强国和制造强国战略的重要支撑。《中国制造2025》已将高技术船舶列为十大重点发展领域之一。 船舶的传统动力推进装置，如柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等，通过消耗柴油来产生动力，存在如下主要问题：燃料能量转换效率低（约35%）；柴油机的振动噪声等级高，极大降低了船舶的舒适度；燃料燃烧产生大量温室气体、氮氧化物、硫氧化物和颗粒物，造成严重的生态环境污染；化石能源是非可再生能源，而且现有的化石能源储量有限，不能支撑人类的持久发展。因此，研究清洁、高效、可持续发展的新能源动力推进技术已经成为绿色船舶的重要发展方向。 氢燃料电池是21世纪绿色动力能源技术制高点，是一种将自身携带氢燃料与氧化剂中的化学能经电化学反应直接转化为电能的发电装置，具有能量转化效率高、能量密度高、振动噪声低和零排放等优点。此外，氢是可再生能源，可通过太阳能、风能、水势能、生物能等绿色能源制氢获得。因此，氢燃料电池推进技术在船舶上应用可实现能源高效、零排放和船舶舒适度提升，是绿色船舶的理想动力推进装置，适应绿色船舶市场需求。 二、国外船用氢燃料电池推进技术的应用现状 （一）规划与标准 北美、日本、韩国等先进国家和地区已将船用氢燃料电池推进技术作为政府重点支持方向，相继颁布一系列规划与标准，引导并支持氢燃料电池船舶产业发展。 北美：对氢能的研发始于1973年的石油危机，当时成立了国际氢能协会，并在美国迈阿密海滩召开了有关该主题的第一界国际会议，美国能源研究开发署（ERDA）对氢能研究计划加以扶持，作为对美国政府能源自给不成功计划部分的一种弥补。2015年，美国能源局向国会提交了《2015年美国燃料电池和氢能技术发展报告》，大力投资发展先进氢燃料电池技术。2016年，美国能源部报告称，正联合制定环境、安全、许可等方面的船用氢燃料电池和加氢站行业规范。
氢燃料电池电堆系统控制方案 案场各岗位服务流程 销售大厅服务岗： 1、销售大厅服务岗岗位职责： 1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品; 2)保持销售区域台面整洁; 3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等; 4)收集客户意见、建议及现场问题点； 2、销售大厅服务岗工作及服务流程 阶段工作及服务流程 班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域 2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。 班中工作程序服务 流程 行为 规范 迎接 指引 递阅 资料 上饮品 （糕点） 添加茶水 工作 要求 1）眼神关注客人，当客人距3米距离 时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后 侯客迎询问客户送客户
注意事项 15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！” 3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人； 4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好 6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）； 7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等
待； 阶段工作及服务流程 班中工作程序工作 要求 注意 事项 饮料（糕点服务） 1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用 托盘； 2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一 下，请问您需要什么饮品”为起始； 3）服务方向：从客人的右面服务； 4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时， 必须询问客人是否需要再添一杯，在二 次服务中特别注意瓶口绝对不可以与 客人使用的杯子接触； 5）在客人再次需要饮料时必须更换杯 子； 下班程 序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导； 2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会； 4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班；
典型船舶燃料电池推进系统及储氢技术研究氢能是一种可再生的绿色能源,氢燃料电池因具有诸多优点而受到重视,氢燃料电池在船舶中的应用同样面临制氢、储氢及燃料电池成本等方面的关键技术问题。本文基于该领域的研究现状,通过质子交换膜燃料电池功率曲线及所选船舶不同运行工况下的功率测试,展开典型船舶燃料电池推进系统结构设计及仿真实验,并基于动力系统输出功率与燃料电池氢燃料存储系统供氢速率相匹配的原则,研究适配的储氢方式。 主要研究内容如下:第一,原型船的选择及燃料电池推进系统设计。原型船为厦门地区运行的太阳能双体游览船(船长×宽×高:15m×6m×1.9m),其空载吃水为0.8m。 针对其电力推进系统及海试情况,确定了原船仅由太阳能发电推进的经济航速,即电机转速在800r/min时,运行工况的功率需求约为3.6k W。故需选择输出功率为3.5k W的质子交换膜燃料电池。 依据原船的电力推进系统和能量管理策略,提出了由燃料电池发电系统、储能系统、推进系统、检测及能量管理控制系统组成的动力系统方案。第二,燃料电池输出功率性能测试平台搭建。 根据原型船典型工况下的输出功率,选配了3.5k W级质子交换膜燃料电池,并完成了燃料电池发电功率测试平台的搭建。在55℃条件下测试的燃料电池的输出功率为:额定功率点为(155A,21V),额定功率为3.2k W。 当电堆电流值达到175A左右时,其输出功率可达到3.6k W。第三,船用燃料电池推进系统的建模与仿真。 基于MATLAB/Simulink,建立船舶DC/DC变换器、储能系统、能量管理以及
推进装置数学模型,并对燃料电池船舶电力推进系统在典型工况下进行仿真实验。结果表明,单燃料电池电堆推进时,燃料电池输出功率能够满足3.6k W的功率需求;但当电机转速在1400r/min时,锂电池组放电量的高达13k W,不符合能量管 理的设计要求。 因此,将系统完善为双电堆推进,仿真结果表明电机转速在1400r/min时,系统中锂电池组放电量仅为8.5k W。而仅在双电堆运行时,船舶电机转速可维持在1000r/min的工况下航行,满足设计要求。 此时燃料电池的供氢速率约为31L/min,1min仿真实验耗氢量达5g。第四, 储氢方式的研究。 为研究“氢溢流”对于常温下活性炭的吸附储氢的影响,对负载金属Ni前后的比表面积为1916m2/g的活性炭进行储氢量测试。结果表明:负载Ni后活性炭的储氢量在40℃、8MPa条件下提高了1.45倍,其对应的储氢质量密度分别为 0.18wt%、0.26wt%;在温度60℃、8MPa条件下,负载Ni后活性炭的储氢质量密度可达到0.23wt%,与40℃时的相比虽然储氢量较少,但相差不大。 这说明温度升高,负载的Ni催化作用增强,可以保证负载Ni后的活性炭在较高温度下仍具有一定的储氢能力。