A gestão térmica abrangente de um ônibus movido a células de combustível inclui principalmente: gestão térmica da célula de combustível, gestão térmica da célula de potência, aquecimento no inverno e resfriamento no verão, além do projeto de gestão térmica abrangente do ônibus baseado na utilização do calor residual da célula de combustível.
Os principais componentes do sistema de gerenciamento térmico de uma célula a combustível incluem: 1) Bomba d'água: impulsiona a circulação do líquido refrigerante. 2) Dissipador de calor (núcleo + ventilador): reduz a temperatura do líquido refrigerante e dissipa o calor residual da célula a combustível. 3) Termostato: controla o volume de circulação do líquido refrigerante. 4) Aquecimento elétrico PTC: aquece o líquido refrigerante a baixas temperaturas para pré-aquecer a célula a combustível. 5) Unidade de desionização: absorve íons no líquido refrigerante para reduzir a condutividade elétrica. 6) Anticongelante para célula a combustível: o fluido refrigerante.
Com base nas características da célula de combustível, a bomba de água para o sistema de gerenciamento térmico apresenta as seguintes características: alta pressão (quanto maior o número de células, maior a pressão necessária), alta vazão de fluido refrigerante (dissipação de calor de 30 kW ≥ 75 L/min) e potência ajustável. Assim, a velocidade e a potência da bomba são calibradas de acordo com a vazão do fluido refrigerante.
A tendência futura de desenvolvimento das bombas de água eletrônicas: sob a premissa de satisfazer diversos índices, o consumo de energia será continuamente reduzido e a confiabilidade será continuamente aumentada.
O dissipador de calor consiste em um núcleo dissipador e um ventilador de resfriamento, sendo o núcleo a área de dissipação de calor da unidade.
Tendência de desenvolvimento de radiadores: o desenvolvimento de um radiador especial para células de combustível, em termos de melhoria de materiais, exige aprimoramento da limpeza interna e redução do grau de precipitação iônica.
Os principais indicadores do ventilador de resfriamento são a potência do ventilador e o volume máximo de ar. O ventilador do modelo 504 tem um volume máximo de ar de 4300 m²/h e potência nominal de 800 W; o ventilador do modelo 506 tem um volume máximo de ar de 3700 m³/h e potência nominal de 500 W. O ventilador é principalmente...
Tendência no desenvolvimento de ventiladores de refrigeração: o ventilador de refrigeração pode, posteriormente, mudar na plataforma de tensão, adaptando-se diretamente à tensão da célula de combustível ou da célula de energia, sem o conversor CC/CC, para melhorar a eficiência.
O aquecimento elétrico PTC é usado principalmente no processo de inicialização a baixa temperatura da célula de combustível no inverno. O aquecimento elétrico PTC tem duas posições no sistema de gerenciamento térmico da célula de combustível: no pequeno circuito e na linha de água de reposição, sendo o pequeno circuito o mais comum.
No inverno, quando a temperatura está baixa, a energia é retirada da célula de energia para aquecer o fluido refrigerante no pequeno circuito e a tubulação de água de reposição, e o fluido refrigerante quente aquece o reator até que a temperatura do reator atinja o valor alvo, momento em que a célula de combustível pode ser acionada e o aquecimento elétrico é interrompido.
O aquecimento elétrico PTC divide-se em baixa e alta tensão de acordo com a plataforma de tensão. A baixa tensão opera principalmente em 24V, necessitando de conversão para 24V por meio de um conversor CC/CC. A potência de aquecimento em baixa tensão é limitada principalmente pelo conversor CC/CC de 24V; atualmente, a potência máxima de um conversor CC/CC para converter alta tensão em baixa tensão (24V) é de apenas 6kW. Já a alta tensão varia principalmente entre 450V e 700V, correspondendo à tensão da célula de energia, e a potência de aquecimento pode ser relativamente maior, dependendo principalmente do volume do aquecedor.
Atualmente, o sistema de células de combustível doméstico é iniciado principalmente por aquecimento externo, ou seja, por aquecimento por PTC; empresas estrangeiras, como a Toyota, podem iniciar o sistema diretamente, sem aquecimento externo.
A direção de desenvolvimento do aquecimento elétrico PTC para sistemas de gerenciamento térmico de células a combustível é a miniaturização, a alta confiabilidade e o aquecimento elétrico PTC de alta tensão seguro.
Data da publicação: 28/03/2023
