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        氫燃料汽車級聯(lián)加氫系統(tǒng)的綜合能耗優(yōu)化

        2016-12-07 06:11:02
        汽車文摘 2016年10期
        關鍵詞:級聯(lián)氫氣燃料

        氫燃料汽車級聯(lián)加氫系統(tǒng)的綜合能耗優(yōu)化

        近年來,歐洲和美國等相繼出現(xiàn)許多氫燃料汽車和加氫站。絕大多數(shù)加氫站都根據(jù)汽車工程師學會制定的協(xié)議而建設,且使用級聯(lián)加氫系統(tǒng)為氫燃料汽車加氫。由于加氫站中氫氣罐的大小和壓力有限,因此加氫罐必須不斷地被重新加滿。氫燃料汽車加滿氫氣后,將加氫罐放回至加氫站并恢復至原來的壓力是一個完整的加氫周期。

        由于加氫罐最高壓力的選擇受其尺寸和價格制約,因此從投資成本角度看,小的高壓罐成本更低,但是級聯(lián)加氫系統(tǒng)在加氫過程中的能耗卻是未知的。級聯(lián)加氫系統(tǒng)中加氫靠壓縮機完成,在一個完整的加氫過程中,壓縮機占了將近一半的能耗。通過考慮加氫過程的能耗,再綜合考慮加氫罐的尺寸、壓力、數(shù)量等因素,從而尋找一個最佳能耗點。

        在Dymola軟件中,基于熱力學第一定律建立熱力學模型。該模型考慮了加氫罐的傳熱損失、整個系統(tǒng)的氫氣壓力損失、冷卻需求等因素。研究發(fā)現(xiàn),①在儲氫量一定的情況下,當加氫罐的數(shù)量為1個或2個時最節(jié)能,可節(jié)能18%;減少每個罐的容量,同時減小罐內(nèi)氫氣壓力,只能略微減少整個加氫過程的能量消耗;②保持加氫罐體積為1m3不變,罐內(nèi)氫氣壓力從35MPa開始每次增加1MPa,研究不同氫氣壓力下一個完整加氫過程的能耗,發(fā)現(xiàn)氫氣壓力為95MPa時能耗比40MPa時能耗降低5%。綜合分析各種因素得出:級聯(lián)加氫系統(tǒng)中最佳的儲氣罐數(shù)量為3~4個,為確定加氫罐中氫氣的壓力,必須考慮整個加氫系統(tǒng)的壓力損失這個重要因素。而加氫站的設計應按照加滿一輛車的最大壓力損失量來進行。

        設計加氫站可以考慮以上分析結果,但加氫罐數(shù)量、容積、壓力等的具體設計還需要考慮特定的實際條件。因此,所有加氫站都必須被單獨地檢測,以獲得級聯(lián)加氫系統(tǒng)的最佳加氫罐數(shù)量、容量和壓力等參數(shù)。

        刊名:International Jurnal of Hdrogen Eergy(英)

        刊期:2014年第1期

        作者:E.Rothuizen et al

        編譯:皮恒志

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