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在低溫環(huán)境中，燃料電池汽車運行會面臨一系列挑戰(zhàn)。以冷起動為例，起動過程中燃料電池汽車中電堆反應(yīng)生成的水容易在內(nèi)部結(jié)冰，阻礙反應(yīng)氣體的通過，甚至凍結(jié)膜電極，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)中止，如何克服低溫對電堆的影響，實現(xiàn)快速、可靠的冷起動，成為燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展的重要方向。
本文針對國際先進(jìn)燃料電池汽車在低溫冷起動方法展開分析，旨在探索其在低溫環(huán)境下電堆高效、可靠的冷起動策略。
— 01 —
低溫冷起動的過程
在低溫冷起動階段，首先氫氣與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水并釋放熱量。在低溫環(huán)境中生成的水會迅速結(jié)冰并積聚于燃料電池的陰極催化層，若此時燃料電池的溫度還未高于冰點，會導(dǎo)致催化層全面被冰層覆蓋，阻斷反應(yīng)進(jìn)程，使燃料電池?zé)o法正常輸出功率，引發(fā)停機(jī)。相反，若燃料電池能在冰層完全覆蓋催化層之前成功升溫至冰點之上，則已形成的冰會自然融化，燃料電池持續(xù)輸出功率并產(chǎn)生熱量，完成冷起動。
— 02 —
國際先進(jìn)車型低溫冷起動方法
對M車型在-26℃的低溫環(huán)境下展開冷起動測試，分析結(jié)果如下：
? 首先陽極提升壓力檢查氫氣側(cè)的的氣密性；空氣旁通閥同時打開使空氣在管路內(nèi)流動；
? Purge閥開啟將電堆內(nèi)多余的氮氣排出，提高陽極氫氣濃度，消除氫空界面；空氣壓力調(diào)節(jié)閥開啟避免質(zhì)子交換膜兩側(cè)壓差過大，同時使陰極較高濃度的氮氣排出陰極側(cè)；
? 氫循環(huán)泵運轉(zhuǎn)使陽極內(nèi)的氣體均勻分布在膜表面；空氣密封閥打開，空氣壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)整進(jìn)堆空氣壓力；
? 燃料電池建立電壓并產(chǎn)生電流，拉載大電流進(jìn)行自加熱，冷卻液溫度提升到設(shè)定值，開機(jī)完成。
— 03 —
總結(jié)
通過以上低溫冷起動策略，M車型可以做到在-26℃的條件下的快速起動，在按下車輛啟動鍵后，用戶只需要等待1分鐘的時間，就可以正常駕駛車輛，大大提升了使用體驗；得益于使用了獨特的電堆內(nèi)部加熱技術(shù)，通過控制過量空氣系數(shù)進(jìn)而控制濃差極化過電勢，使電堆快速升溫，同時也減少了外部加熱（PTC）對鋰電池的依賴，提升了冷起動過程的可靠性。
特嗨針對多款燃料電池車型展開了三高環(huán)境適應(yīng)性測試與分析，累積了豐富的實測數(shù)據(jù)與核心性能指標(biāo)參數(shù)，誠邀業(yè)界同行共同探討交流。
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