O sistema de pilha de combustível de fornecimento termoconectado é um dispositivo de fornecimento de energia integrado que converte energia química de combustível diretamente em energia elétrica e térmica por meio de reações eletroquímicas, com características de fornecimento eficiente, limpo e multi-conectado. Aqui está uma análise detalhada de sua composição e pontos essenciais de conservação.
I. Composição do sistema
1. Reactores de células de combustível (unidade de geração de energia central)
Membrana de troca de prótons (PEM) ou óxido sólido (SOFC): Dependendo do tipo de combustível escolhido, o PEM é adequado para combustível de hidrogênio com baixas temperaturas de funcionamento (60-80 ° C); SOFC é adequado para gás natural ou metanol com altas temperaturas de funcionamento (600-1000 ° C).
- Elétrodos e catalisadores: ánodos (reação de hidroxidação), catódodos (reação de redução de oxigênio), catalisadores são principalmente materiais à base de platina ou níquel, a degradação da atividade deve ser avaliada regularmente.
- Placa bipolar: condutor elétrico e separador da bateria, material de grafito ou metal, requer tratamento anticorrosivo.
2. Sistema de abastecimento de combustível
- Armazenamento e transporte de hidrogênio / metano: tanques de armazenamento de hidrogênio de alta pressão ou módulos de hidrogênio de reconfiguração (por exemplo, reconfiguração de vapor de água de metanol), equipados com válvulas de regulação de pressão, filtros (eliminação de partículas de impurezas).
Dispositivo de umidificação: mantém o eletrodo úmido (PEM requer umidade), controla a umidade através de um umidificador ou sistema de água circulante.
3. Sistema de abastecimento de ar
- Compressor de ar e filtragem de ar de entrada: ar comprimido até 0,1-0,3 MPa, filtrando poeira, névoa de óleo e outras impurezas (o filtro precisa ser substituído regularmente).
- Aumento de pressão e resfriamento: os tipos de alta temperatura (como SOFC) precisam ter um trocador de calor configurado para usar o calor residual dos gases de escape para pré-aquecer a entrada de ar.
4. Módulo de alimentação térmica
- Sistema de recuperação de calor residual: recuperação de calor por meio de um trocador de calor de placa ou tubo de calor, utilizando o calor residual da célula de combustível (água quente de 50-80 ° C ou gás de alta temperatura de 100-200 ° C) para aquecimento, água quente ou refrigeração por absorção.
- Unidade de gestão térmica: regula o fluxo de refrigerante para manter a temperatura uniforme da pilha de baterias e evitar o sobreaquecimento local.
5. Sistemas de energia e controle
Conversão de corrente contínua / CA (DC / AC): o inversor converte a corrente contínua em corrente alterna para adaptar-se às necessidades da rede ou da carga.
- Plataforma de monitoramento inteligente: monitoramento em tempo real de tensão, corrente, temperatura, pressão e outros parâmetros, através do sistema PLC ou SCADA para obter arranque e parada automáticos, ajuste de carga.
II. Pontos de manutenção do sistema
1. Manutenção diária
Limpeza e inspeção:
- Inspeção diária da interface de tubulação de ar e combustível para evitar vazamentos (detecção de vazamentos de água de sabão).
Limpe o elemento do filtro, especialmente o filtro de ar (o acúmulo de poeira pode levar a um aumento da resistência à entrada de ar).
- Limpe a condensação da superfície da pilha de bateria para evitar a corrosão da placa bipolar.
- Monitoramento de parâmetros:
- Registrar tensão, corrente, curva de temperatura, flutuações anormais (por exemplo, a tensão de uma única placa abaixo da média de 10%) devem ser identificadas.
Calibrar sensores regularmente (por exemplo, sondas de concentração de oxigênio, sensores de hidrogênio).
Manutenção Profunda Periódica
Manutenção do sistema de combustível:
Verifique a vedação do tubo de hidrogênio a cada 500 horas e substitua o anel de vedação envelhecido.
- Limpe o reorganizador (se usado) para remover o carbono acumulado ou a escamação do catalisador.
Manutenção do sistema de ar:
- Troque o filtro de ar mensalmente para verificar o estado do lubrificante do compressor de ar.
- Limpe o turbocompressor (se equipado) para evitar que as cinzas da lâmina afetem a eficiência.
Manutenção de gestão térmica:
- Limpar a sujeira da superfície do trocador de calor residual (como a deposição de íons de cálcio e magnésio) para garantir a eficiência da troca de calor.
Detecção anual do pH do refrigerante para complementar ou substituir o anticongelante / água deionizada.
Ciclo de substituição de componentes críticos
Camada de catalisador: bateria PEM cerca de 2-3 anos de substituição (perda de platina resulta em mais de 30% de redução do desempenho).
Membrana de troca de prótons: 1-2 anos de inspeção, perfuração ou suavização da membrana deve ser substituída imediatamente.
- Placa bipolar: a placa metálica precisa ser reparada com revestimento anticorrosivo, e a placa de grafito poli regularmente a superfície de contato.
4. Resolução de falhas e otimização
- Falhas frequentes:
Tensão desigual: bateria única falha e precisa ser desmontada, reparada ou substituída.
Produção de calor insuficiente: Verifique a velocidade de fluxo do combustível ou a atividade do catalisador.
Risco de vazamento: detecção de isolamento, reparação de camadas de isolamento quebradas.
- Otimização da eficiência:
- Ajustar a relação química do combustível ao ar (λ = 1,1-1,3) para evitar o consumo excessivo.
- Utilizar o calor residual para pré-aquecer o combustível ou a entrada de ar para melhorar a eficiência energética geral do sistema.
Desativação a longo prazo e tratamento de emergência
1. Proteção desativada
- Esvaziar combustível e refrigerante e injetar gases inertes (como nitrogênio) para evitar a oxidação de eletrodos.
Iniciar uma operação de curta duração (1-2 horas) por mês para manter a lubrificação e a atividade dos componentes.
2. Plano de emergência
- Vazamento de hidrogênio: corte imediatamente o fornecimento de gás, inicie a diluição do ventilador e desative o equipamento elétrico.
Alarme de sobreaquecimento: parada de emergência para verificar se o circuito de resfriamento está bloqueado.