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氫氣是一種無色透明、無臭無味且難溶于水的氣體。氫氣是世界上已知的密度小的氣體,氫氣的密度只有空氣的1/14,即氫氣在1標準大氣壓和0℃時氫氣的密度為0.089g/L。因氫氣的極難存儲的特性,儲氫瓶發(fā)展已有50多年的歷史,從鋼瓶到全復(fù)合材料氣瓶的研制成功,實現(xiàn)了向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量輕的巨大轉(zhuǎn)變。近年來,當前市場儲氫瓶主要使用三型瓶及35MPa鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶70MPa塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶已經(jīng)進入使用階段。
燃料電池汽車是一個復(fù)雜的汽車系統(tǒng),控制上也存在很多需要優(yōu)化的問題。
1)燃料電池本身控制
質(zhì)子交換膜燃料電池是一個多輸入、多輸出的非線性時變系統(tǒng),其系統(tǒng)比較復(fù)雜,難以建模,會受到進氣壓力、溫度、濕度、電流密度等多種因素的影響。因此,為了提高系統(tǒng)的工作性能,保持良好的運行狀態(tài),恰當?shù)目刂撇呗砸廊皇俏磥砗荛L一段時間內(nèi)的研究課題。
2)冷啟動控制
當環(huán)境溫度較低時,啟動燃料電池會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象,破壞電堆結(jié)構(gòu),影響電堆壽命。一般通過關(guān)機時吹掃和開機時加熱兩種方法輔助進行冷啟動。如何在保護電堆的前提下縮短冷啟動時間,也是對燃料電池汽車發(fā)展過程中不得不優(yōu)化的問題。
3)整車控制
燃料電池從本質(zhì)上講是一臺發(fā)電機,不能儲存電能,一般與電池一起作為車輛的能量源,所以燃料電池汽車等價于一臺增程式電動汽車,只是用燃料電池代替了發(fā)動機。由于燃料電池效率隨負載變化、功率響應(yīng)較慢等等原因,導致在整車動力性、經(jīng)濟性優(yōu)化控制上依然存在較大提升空間。
纖維纏繞層可以選擇碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維等。以碳纖維為例,日本東麗公司的T700碳纖維的主要技術(shù)參數(shù)為:抗拉強度σb=4900MPa,彈性模量E =240GPa,延伸率 δ =2.0%。密度d=1.78g/cm3。環(huán)氧樹脂常被用作碳纖維的基體,其特點為:固化收縮率低,僅1%-3%;固化壓力低,基本無揮發(fā)成分;粘接好;固化后的樹脂具有良好的力學性能、耐化學腐蝕性能和電絕緣性能;環(huán)氧樹脂可用于制造各種纖維增強復(fù)合材料,特別適用于制造碳纖維增強復(fù)合材料。