光伏燃料電池-鋰離子電池混合動力系統(tǒng)

介紹了一種光伏燃料電池-鋰離子電池混合動力系統(tǒng)，該混合動力系統(tǒng)的特點在于使用了光伏發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)模塊由冷卻循環(huán)裝置、空氣壓縮機、熱交換器和加濕器、鋰離子電池、功率控制單元和電動機、控制器等組成。系統(tǒng)模塊中的壓縮機用于對供應(yīng)到燃料電池堆的空氣加壓，將加壓的空氣在加濕器中加濕并進(jìn)入燃料電池。相應(yīng)地，氫氣存儲罐供應(yīng)的氫氣通過加濕器進(jìn)入燃料電池堆，過量的氫氣在入口處再循環(huán)。冷卻循環(huán)裝置的主要功能是降低燃料電池中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。光伏陣列是集成系統(tǒng)中的一部分。輸出的電力來自不同的光伏發(fā)電系統(tǒng)，這些電力被提供給功率控制單元。

試驗中將該混合動力系統(tǒng)與由鋰離子電池和質(zhì)子交換膜燃料電池組成的傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行比較，尤其是在提供的能量和效率上進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明，當(dāng)燃料電池的電流密度為1150mA/cm2時，傳統(tǒng)系統(tǒng)提供的能量效率56.3%。在光伏燃料電池的電流密度為1150mA/cm2時，所開發(fā)系統(tǒng)提供的能量效率56.63%。該光伏發(fā)電系統(tǒng)以98.32kW的最大功率連續(xù)驅(qū)動3h，可使燃料電池節(jié)約561g的氫氣，約為氫存儲罐體積總量的11.2%。將工作溫度從30℃提高到80℃后，導(dǎo)致傳統(tǒng)系統(tǒng)的熱損耗值下降，而所研究的系統(tǒng)熱損耗值變化較小。與傳統(tǒng)燃料電池相比，使用混合動力系統(tǒng)的燃料電池能量損失減少112.5kW。

試驗結(jié)果表明，與鋰離子電池和質(zhì)子交換膜燃料電池組成的傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，所開發(fā)的光伏燃料電池-鋰離子電池混合動力系統(tǒng)較穩(wěn)定。

刊名：Energy Conversion and Management（英）

刊期：2016年第18期

作者：M.F.Ezzat

編譯：楊欣