燃料电池发动机(修正)
氢发动机的分类
氢发动机根据其工作原理和应用领域的不同，可以分为以下几种分类：
1.燃料电池发动机（Fuel Cell Engine）：燃料电池是一种将氢与氧气反应产生电
能的装置，其中最常见的是质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）。
燃料电池发动机利用燃料电池的原理将氢气与氧气反应生成电能，驱动发动机产生动力。
2.内燃机（Internal Combustion Engine，ICE）：氢气可以作为燃料直接供给到
内燃机中进行燃烧。
氢气内燃机可以分为氢气汽油机和氢气柴油机两种类型。
氢气燃烧产生的主要排放物是水蒸气，对环境友好。
3.火箭发动机（Rocket Engine）：将氢气与氧气作为燃料组合，在火箭推进器
中进行燃烧反应，产生巨大的推力。
氢气火箭发动机是一种高效且高推力的发动机，常用于航空航天领域。
4.氢涡轮发动机（Hydrogen Gas Turbine Engine）：类似于传统的燃气涡轮发动
机，但燃料使用氢气。
氢涡轮发动机通过将氢气燃烧产生高温高压的气体，驱动涡轮旋转从而产生动力。
需要注意的是，目前市场上氢发动机技术还在不断发展中，实际应用相对较少。
各种类型的氢发动机的技术成熟度、效率和可行性有所不同，在不同的应用领域可能存在着适用性和经济性等方面的限制。
燃料电池发动机性能试验方法
燃料电池发动机性能试验方法燃料电池发动机是一种先进的未来机动车电动驱动技术，它以氢气、氧气、汽油等可燃物为燃料，通过化学反应改变能量形式，转换成电能来驱动机动车，节能降耗、减少污染和适应环境变化的要求，因而成为当今机动车研究的热点技术。
为了对燃料电池发动机的性能进行有效的测试和评价，有必要研究其试验方法。
一般来说，燃料电池发动机性能的试验可以分为两类：瞬态和稳态。
瞬态试验是指分析发动机发动过程中瞬时性能的测量，稳态试验是指研究发动机在相对稳态运行条件下性能的测量，其中包括环境条件试验、机械性能测试和电性能测试等。
1.境条件试验环境条件试验是指在不同的环境条件下，对发动机的性能进行测量的试验。
常见的环境条件包括温度、湿度、气压和大气容积等。
一般来说通过改变环境条件，发动机的瞬时和稳态性能均会受到影响，因而需要对发动机在不同条件下的性能进行测试，以便在设计过程中更好地评估发动机性能。
2.械性能测试机械性能测试是指在恒定转速下，对发动机的功率、扭矩、效率等进行测试，以及对发动机的输出性能进行分析的试验。
此外，还可以测试发动机的抗冲击、抗扭矩和抗擦摩等能力，以及发动机在制动和加减速过程中的表现等。
3.性能测试电性能测试是指对发动机在恒定环境条件下的输出电流、电压、功率等进行测试，以及对发动机的转换效率、动力总成过程的电力消耗等进行分析的试验。
总之，燃料电池发动机的性能试验方法包括环境条件试验、机械性能测试和电性能测试。
为了获得更准确的测量结果，需要采用一定的试验程序和步骤，以便获得可靠的测量结果。
在实际应用中，还需要通过现场测试和系统分析来丰富对发动机性能的理解和认识，为发动机设计和改进提供参考。
随着能源和环境技术的发展，燃料电池发动机的研究与开发将受到越来越多的关注。
有效的试验方法将为燃料电池发动机的设计和改造等活动提供重要的参考，从而更好地改善发动机性能，满足更广泛的应用需求。
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标准评析GB/T 24554-2022《燃料电池发动机性能试验方法》标准分析■ 孙 田1,2 王培中1,2 郝 冬1,2 兰 昊2 陈 光1,2〔1．中汽研新能源汽车检验中心（天津）有限公司；2．中国汽车技术研究中心有限公司〕摘 要：近年来国内燃料电池电动汽车产业迅速发展，燃料电池发动机作为燃料电池汽车的动力核心，其关键部件研发及系统集成技术随之不断更新，原有燃料电池发动机测试评价相关标准亟需升级完善。
因此，为适应新的技术现状，我国于2022年12月发布了GB/T 24554-2022《燃料电池发动机性能试验方法》标准。
老版GB/T 24554-2009《燃料电池发动机性能试验方法》已实施十余年，此次GB/T 24554-2022的发布实施，对于完善燃料电池发动机测试评价方法，促进燃料电池产业可持续健康发展具有重要意义。
本文主要阐述GB/T 24554-2022中主要技术内容及其与2009版标准的异同。
关键词：燃料电池发动机，试验方法，标准DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.07.025Analysis of GB/T 24554-2022, Performance Test Methods For Fuel CellSystemSUN Tian1,2 WANG Peizhong1,2 HAO Dong1,2 LAN Hao2 CHEN Guang1,2〔1. CA TARC New Energy Automotive Test Center (Tianjin) Co., Ltd.;2. China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd.〕Abstract: In recent years, the domestic fuel cell electric vehicle industry has developed rapidly. As the power core of the fuel cell vehicle, the key component research and development and system integration technologies of the fuel cell engine have been constantly updated. The previous standards related to the test and evaluation of the fuel cell engine need to be revised and upgraded. In order to adapt to the new technical situation, China issued the national standard GB/T 24554-2022, Performance test methods for fuel cell system in December 2022. The old version of GB/T 24554-2009 has been implemented for more than ten years. The release and implementation of GB/T 24554-2022 is of great signifi cance for improving the test and evaluation methods for fuel cell engines and promoting the sustainable and healthy development of the fuel cell industry. This paper mainly describes main technical contents of GB/T 24554-2022 and the similarities and differences with the 2009 version.Keywords: fuel cell engine, test method, standard基金项目：本文受国家重点研发计划项目“车载储能系统安全评估技术与装备”（项目编号：2021YFB2501500）资助。
燃料电池发动机耐久性试验方法-最新国标
目次1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)4测量参数、单位和准确度 (1)5燃料电池发动机耐久性试验方法 (2)5.1试验要求 (2)5.2试验方法 (3)5.3数据处理 (6)6车用燃料电池堆耐久性试验方法 (8)6.1试验要求 (9)6.2试验方法 (9)6.3数据处理 (11)7车用燃料电池膜电极耐久性试验方法 (12)7.1试验要求 (12)7.2试验方法 (12)7.3数据处理 (15)8燃料电池发动机用空压机耐久性试验方法 (16)8.1试验要求 (16)8.2试验方法 (16)8.3数据处理 (17)9燃料电池发动机用氢气循环泵耐久性试验方法 (17)9.1试验要求 (17)9.2试验方法 (18)9.3数据处理 (19)附录A（规范性）燃料电池发动机耐久性循环工况 (20)附录B（规范性）燃料电池发动机耐久性试验流程 (23)附录C（资料性）燃料电池发动机保养、故障、试验不可抗力情况记录表 (24)附录D（资料性）燃料电池发动机耐久性试验数据记录表 (26)附录E（规范性）燃料电池堆耐久性循环工况 (29)附录F（规范性）燃料电池膜电极耐久性循环工况 (31)附录G（资料性）燃料电池膜电极可逆损失恢复程序 (33)燃料电池发动机及关键部件耐久性试验方法1范围本文件规定了燃料电池发动机、燃料电池堆、膜电极、空气压缩机、氢气循环泵的耐久性试验方法。
本文件适用于车用质子交换膜燃料电池发动机及关键部件。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T 24548燃料电池电动汽车术语GB/T 24554-2022燃料电池发动机性能试验方法GB/T 36288-2018燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求GB/T 37244质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气3术语和定义GB/T 24548和GB/T 28816界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
燃料电池发动机振动标准
燃料电池发动机振动标准燃料电池发动机是一种将燃料电池直接转化为电能的装置，其具有高效、清洁、环保等优点，被广泛应用于汽车、船舶、航空器等领域。
然而，由于发动机内部运行时产生的振动，可能会对机器性能、用户体验和设备寿命产生影响，因此制定了燃料电池发动机振动标准，以保证其正常运行和安全使用。
燃料电池发动机振动标准的制定需要考虑以下几个方面：1. 振动测量方法：标准应明确测量燃料电池发动机振动的方法和仪器设备。
常用的振动测量仪器包括加速度传感器、振动分析仪等。
标准可以要求在不同运行条件下对发动机进行振动测试，并提供相应的测试结果。
2. 振动限值：制定标准需要确定燃料电池发动机振动的限值，即振动应控制在合理的范围内。
这涉及到对振动的评估与分析，可以参考各种相关标准和规范，如国际标准ISO 5349-1（机械振动-人体暴露于手臂或全身振动的评估），国际标准ISO 10816-1（机械振动-用于已安装运行机器的测量和评估的指导），国际标准ISO 7919-1（机械振动-非旋转类机械振动测量的评估）等。
3. 振动特性分析：标准应要求对发动机的振动特性进行分析，包括振动频率、幅度、相位等。
这可以通过频谱分析、时域分析和频率响应分析等方法进行。
标准可以规定具体的分析方法和指标，以便更好地评估和控制发动机的振动。
4. 振动控制措施：标准应该提供相应的振动控制措施，以帮助开发商和用户降低振动的影响。
这包括设计优化、材料选择、装配方式、减振措施等。
标准可以提供相应的技术指导和建议，使燃料电池发动机在设计和使用过程中更好地控制振动。
5. 振动检测和监测要求：标准应要求在燃料电池发动机的设计、制造、运行和维护等阶段进行振动检测和监测，以及相应的数据记录和分析。
这有助于发现潜在的振动问题并及时采取相应的修正和措施。
以上是关于燃料电池发动机振动标准的一些建议和参考内容，通过合理制定和遵守相关标准，可以更好地保证燃料电池发动机的运行质量和安全性。
燃料电池发动机的基本组成及其功能
燃料电池发动机的基本组成及其功能燃料电池发动机是一种能够将化学能转化为电能的设备，通常用于驱动电动汽车。
它由多个功能组件组成，每个组件都有特定的功能，为整个系统的运行提供支持。
燃料电池发动机的基本组成包括：燃料电池堆、氢气供应系统、氧气供应系统、以及辅助系统。
首先，燃料电池堆是燃料电池发动机的核心部分。
它是由多个燃料电池单元组成的，每个单元都由正极（氢气供应系统）、负极（氧气供应系统）以及电解质层组成。
当氢气进入正极时，在催化剂的作用下，氢气分解为氢离子和电子。
同时，氧气进入负极，与电解质层中的氢离子结合，形成水。
电子通过外部电路，通过与氢离子结合生成水的负作用力产生电流。
因此，燃料电池堆的主要功能是将燃料氢气和氧气转化为电能。
其次，氢气供应系统是将储存的氢气提供给燃料电池堆的重要组成部分。
氢气供应系统由氢气储存罐、氢气流量控制器和氢气纯化器组成。
氢气储存罐用于储存氢气，在需要时向燃料电池堆供应氢气。
氢气流量控制器用于调节氢气流量，确保氢气的稳定供应。
氢气纯化器用于去除氢气中的杂质，以保证其质量和纯度。
因此，氢气供应系统的主要功能是提供清洁、纯净的氢气。
再次，氧气供应系统是将大气中的氧气供应给燃料电池堆的关键组成部分。
氧气供应系统包括氧气输送管道、空气滤清器和涡轮增压器。
氧气输送管道将大气中的氧气输送到燃料电池堆的负极。
空气滤清器用于去除空气中的灰尘和杂质，以保证氧气的纯度。
涡轮增压器通过增加氧气的压力，提高氧气的供应效率。
因此，氧气供应系统的主要功能是提供高纯度的氧气，并优化其供应效率。
最后，辅助系统是为了保证燃料电池发动机的正常运行而配备的系统。
辅助系统包括冷却系统、废气处理系统以及控制系统。
冷却系统用于保持燃料电池堆的合适温度，以提高其性能和寿命。
废气处理系统用于处理生成的废气，确保其排放符合环保要求。
控制系统用于监测和控制燃料电池发动机的运行，保证其在安全和高效的条件下工作。
因此，辅助系统的主要功能是确保燃料电池发动机的正常运行和安全性。
氢燃料电池发动机工作原理
氢燃料电池发动机工作原理氢燃料电池发动机是一种高效清洁能源汽车动力系统，通过氢气和氧气的化学反应产生电能驱动电机工作，是绿色环保的新型动力技术。
下面我们将详细介绍氢燃料电池发动机的工作原理。
一、氢燃料电池的概念及分类氢燃料电池是利用氢气和氧气在催化剂的作用下发生电化学反应，产生电能的装置。
根据不同的工作原理和材料，氢燃料电池可分为碱性电解质膜燃料电池（AFC）、聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）、磷酸盐燃料电池（PAFC）、硫酸盐燃料电池（SOFC）等多种类型。
聚合物电解质膜燃料电池被广泛应用于汽车动力系统中。
二、氢燃料电池发动机的工作原理1. 氢气的储存和供应氢燃料电池发动机的工作原理首先涉及氢气的储存和供应。
氢气可以通过电解水、甲烷蒸化重整、氢气液化等多种方式获取，并存储在高压氢气瓶中。
在使用时，氢气从氢气瓶中释放出来，并通过氢气流量控制器控制供给。
2. 氢气的校正和分配氢气流量控制器将氢气分配到燃料电池的阳极（氢气电极），在给定的氢气质量流率下，保证正常燃料电池的工作。
3. 燃料电池的反应经过氢气的供给和校正后，氢气进入燃料电池的阳极。
在阳极，氢气通过催化剂（通常是铂基的催化剂）和电解质膜，与氧气进行电化学反应产生正电子和氢离子。
然后，氢离子通过电解质膜传递到阴极，而正电子则沿着外回路传导到阴极，这就产生了电流。
4. 氧气的供给在燃料电池的阴极侧，氧气通过空气滤清器和阀门进入，并在阴极与阳极之间与氢离子结合，与电解质反应成为水。
5. 电化学能量转化正电子从阳极流出，经过外回路传导到阴极，氢离子通过电解质膜传递到阴极，最终在阴极和氧气的反应过程中，氢气和氧气迅速发生氧化还原反应，产生电能。
这样就形成了电流，这一电能可以驱动电机工作，从而提供动力。
6. 产生的副产品氢燃料电池在发电过程中还会产生少量的热能和水蒸汽，这些副产品为燃料电池的工作提供了一定的热管理和水分离需求。
三、氢燃料电池发动机的优势与发展前景1. 优势氢燃料电池发动机具有零排放、高效率、噪音低、燃料来源广泛等优势。
燃料电池发动机测试标准
燃料电池发动机测试标准燃料电池发动机测试标准包括多个方面，具体如下：
1. 试验前置条件：燃料电池发动机的起动、加载、降载、停机等应由试验平台按照制造商提供的通讯协议发送或接收相应指令。
2. 数据处理：功率、效率等参数修约至小数点后两位。
在任何测试项目中，燃料电池发动机的实际稳态加载功率误差都要≤
3.0%或≤1kW。
3. 测试项目：包括起动特性试验、额定功率试验、峰值功率试验、动态响应特性试验、稳态特性试验、高温运行试验、动态平均效率特性试验、燃料电池发动机气密性测试、绝缘电阻测试、质量及功率密度测试。
4. 氢气流道气密性测试：试验气体介质为氦氮混合气（氦气浓度不低于10%），测试压力根据燃料电池发动机氢气侧的工作压力而定。
以上内容仅供参考，建议查阅燃料电池发动机测试标准文档获取更全面和准确的信息。
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优点
1、零排放或近似零排放 2、燃料电池效率高 3、点击输出特性好 4、运行平稳，噪声小 5、进料种类广
缺点
1、技术成本高 2、基础设施不足 3、安全性（运输和存储） 4、氢气的价格较高 5、燃料电池寿命短
与其它发动机的比较
类别 能源 能源 制造 使用 维护 补充 行驶 配套 排放 功率 重量 来源 效率 成本 成本 成本 燃料 里程 设备
目前比较成熟的技术 是使用纯氢作为燃料, 产物水帮助冷却，并起 并且这种供给系统结 到增湿作用。 构简单。 要求：热量要达到平衡。
根据负载对燃料电池功率的要求, 以及燃料电池堆反应情 况的变化,对反应气体和水/ 热循环中的水进行控制，保证 系统正常工作。
• 历史 • 原理 • 分类 • 构成 • 优、缺点 •优、缺点 • 应用 • 展望
20世纪60年代：美国航天局（NASA） 选择燃料电池作为主电源
1993年：加拿大巴拉德动力系统公司 第一辆质子交换膜燃料电池动力汽车
• 历史 • 原理 •原理 • 分类 • 构成 • 优、缺点 • 应用 • 展望
原理
使作为燃料的 氢在汽车搭载的燃 料电池中，与大气 中的氧发生化学反 应，从而产生出电 能启动电动机，进 而驱动汽车。
燃料电池发动机 Fuel Cell engine
氢能源作为车动力有2种主要转化方式
直接燃用液态氢的氢发动机（BMW)
氢燃料电池 （其他）
• 历史 •历史 • • • • • • 原理 分类 构成 优、缺点 应用 展望
历史
1838年: C.F. Schoenbein 教授 发现了燃料电池的电化学效应 1839年：William R . Grove 教授 通过气体电池实验发明了燃料电池
• 历史 • 原理 • 分类 •分类 • 构成 • 优、缺点 • 应用 • 展望
分类
• 历史 • 原理 • 分类 • 结构 •结构 • 优、缺点 • 应用 • 展望
燃料电池发动机的构成
供给燃料的同时，回 收阳极没有消耗的燃 料，循环利用。
1、燃料供给/ 循环系统
2、水/热管理系统
3、控制/ 安全系统
丰富 一般 一般
低
低
低
方便
大
轻
>600
• 历史 • 原理 • 分类 • 构成 • 优、缺点 • 应用 •应用 • 展望
应用
氢燃料PASSAT 奔驰B级
• 历史 • 原理 • 分类 • 构成 • 优、缺点 • 应用 • 展望 •展望
展望
汽车业界普遍认同的一个观点是，燃料电池技术是内燃机技术最好的替代 物，代表了汽车未来的发展方向。但如果将发展燃料电池汽车的几个制约因素 考虑进来，则会发现燃料电池汽车目前和今后一段时问尚不具备商业化的条件。 最乐观的预测，以纯氢为燃料的燃料电池汽车的商业化生产至少还需15年以 上的时问，即使在一定程度上实现了商业化，也会是以一种高成本的方式。
普通内 燃机 纯电池 力 混合动 力 氢燃料 电池 物理燃 料电 池
受限
低
差
一般 一般 一般 方便 不方 便
大
轻
>400 完善 不完 善
一般 最高
无
高
最低
高
小
重
<300
受限 较高 一般 较高 一般 最高 方便 一般 较重 >500 完善
困难 高 无 高 最高 高 不方 便 小 一般 <700 不完 善 可扩 展