直接甲醇燃料电池性能及控制系统研究

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实用新型专利1项

直接甲醇燃料电池作为质子交换膜燃料电池的一种，具有系统结构简单、体积能量密度高、启动时间短等特点，在车用电源、数码产品等领域具有广阔的应用前景。针对目前直接甲醇燃料电池控制系统方面存在的甲醇浓度难控、系统功耗大等问题，该成果在研究其工作机理及影响因素的基础上，对直接甲醇燃料电池电池性能及控制系统进行了深入研究。

1、环境温度在-40℃～85℃内，系统工作正常；环境中的相对湿度小于等于80%的环境下，系统正常工作；电堆的工作温度高于80℃时，启动冷却风扇制冷；

2、在系统启动时，蓄电池开始供电、持续15分钟左右。在系统工作时，当蓄电池的电量不足（低于45%时）电堆开始对蓄电池充电；

3、保护电路反应迅速，响应时间在0.2s以内；

4、外围附加测量器件功耗小，低于燃料电池总功耗的10％。

直接甲醇燃料电池控制系统能够实现燃料电池状态实时监控、响应速度快，系统无需充电、具有较好的能量管理功能，并且拥有直观的人机交互界面、操作简单、使用方便，稳定性好、寿命一般为蓄电池的5倍，特别适用于小型便携式电源、车用电源、电动车电池、笔记本和手机等电子产品。因此，大力推广直接甲醇燃料电池电源系统必将产生巨大的经济和社会效益。

小功率的甲醇燃料电池可用于笔记本和手机等电子产品，百瓦级以上（300W～500W）的甲醇燃料电池完全可以满足电动自行车、摩托车的需求，而千瓦级以上（>1kW）的未来用户端主要有电动汽车、家庭、社区及偏远地区的分布式供电装置、热电联供系统。随着百瓦级甲醇燃料电池作为电动自行车的电源并得到广泛推广应用，代替了原有的蓄电池供电，即达到环保目的，又降低了电动车的成本。使用千瓦级以上的甲醇燃料电池用作汽车能源使用，现在汽油的价格是8元/升，一般家庭用轿车百公里耗油10升，百公里行驶成本80元，而车用甲醇的价格是3.4元/公斤，取汽油与甲醇的替代比1：1.65计算，百公里耗用甲醇16.5升，价格约为56.1元。因此，百公里使用甲醇燃料比汽油节省24元，成本下降约30%。按照同样标准计算，大型客车或货车百公里耗油20升，百公里使用甲醇燃料节省48元，一辆车一年可节省大概5万元，可为企业带来了巨大的经济效益。

经过三年的大力推广应用，该系统通过了生产企业的实践检验，达到了项目开发目标，实现了总体要求的功能，也为企业带来了可观的经济效益。国内多家单位投入使用反馈效果良好，系统运行稳定，可靠性高、节能性好、携带方便，人机交互界面友好，直接为生产企业创造经济效益500余万元。

本产品已研发完毕

技术转让

1、发明专利：直接甲醇燃料电池甲醇溶液浓度自动检测补给装置

专利号：2009100893778

2、实用新型专利：一种直接甲醇燃料电池甲醇溶液浓度自动检测装置

专利号：ZL 2009201102223

3、2010年9月通过专家鉴定，认为该成果已达到国内领先水平。

4、该成果已先后在郑州宇通客车股份有限公司技术中心、郑州乐华电子有限公司、郑州大地计算机信息工程有限公司进行了测试和应用，应用效果显示：该系统应用了蓄电池和甲醇燃料电堆相互配合供电，使得负载变化时输出可以快速响应。利用液晶屏显示各个模块参数，可以快速的了解模块的运行情况，以便进行合理的调度管理。电池充加燃料方便，可以在很短的时间内完成，避免蓄电池充电时间长、电池记忆效应、循环寿命短等带来的使用不便缺点。而且该系统运行可靠，维护简便，操作界面友好。