New Energy | Statut d'application de la technologie de pile � combustible d'hydrog�ne US

Si�cle est l'�re du d�veloppement rapide de nouveaux mat�riaux et la technologie de pointe et un large �ventail d'applications, est une utilisation efficace, propre et s�r d'une nouvelle �re de l'�nergie, en tant que puissance de pile � combustible propre et efficace, a une perspective d'application tr�s large. La pile � combustible est une conversion directe d'�nergie chimique en �nergie �lectrique, diff�rente de la batterie classique en ce qu'elle n'a pas besoin d'�tre recharg�e, il suffit de maintenir le carburant et l'entr�e oxydant, et le produit de r�action est d�charg�e, il est possible de fournir sans interruption l'�lectricit�. On peut dire la pile � combustible est un dispositif de conversion d'�nergie, comme une usine automobile m�me. L'hydrog�ne est g�n�ralement utilis� comme une pile � combustible est appel� une pile � combustible � hydrog�ne. Pile � combustible � l'hydrog�ne est constitu� d'une cathode, d'une anode et un �lectrolyte, l'anode du combustible est de l'hydrog�ne, la cathode est l'oxyg�ne, le produit r�actionnel a �t� lib�r� de l'eau. Aucune r�action de pile � combustible d'hydrog�ne interne proc�d� de conversion thermom�canique, le cycle de Carnot est pas limit�e, l'efficacit� de conversion d'�nergie �lev�e, le fonctionnement m�canique ne n�cessite pas de gros �quipements, � faible bruit, pas de chaleur, et poss�de d'excellentes caract�ristiques de bruit � infrarouge, il est particuli�rement adapt� pour les militaires.

Alors que le monde militaire de haute technologie typique, l'arm�e am�ricaine attache une grande importance aux nouvelles technologies et de nouvelles applications d'�nergie au cours des derni�res ann�es, les attach�s militaires des �tats-Unis une grande importance au d�veloppement des piles � combustible, alimentation pour l'�quipement de l'homme, � conduire submersible sous-marin des avions sans pilote et sans homme-ordinateur, puis l'�lectricit� et d'autres projets visant � promouvoir les camions militaires, une utilisation intensive des piles � combustible d'hydrog�ne pour fournir une capacit� d'alimentation propre, fiable et efficace. Dans cet article, une br�ve introduction sur la situation actuelle de l'arm�e am�ricaine d�veloppe la technologie des piles � combustible � hydrog�ne.

Underwater UUV pile � combustible � hydrog�ne

Sous-marin AUV (dr�ne) joue un r�le important dans la guerre moderne, il peut jouer un r�le dans l'enqu�te sous-marine, la d�tection et les attaques. UUV sous-syst�me de propulsion est n�cessaire pour l'�nergie sp�cifique �lev�e, de s�curit� et de fiabilit�, et de faibles caract�ristiques de bruit, le syst�me de batterie au lithium-ion courant ne peut fournir environ 24 heures de capacit� d'alimentation en �nergie, sous-marin travail exige UUV continu est loin des exigences de quelques semaines, il est n�cessaire de rechercher une �nergie plus �lev�e que le syst�me de propulsion de l'�nergie, pour laquelle, en 2017, le d�partement am�ricain de la D�fense a approuv� un fonds de 6 millions $, des plans pour d�velopper dr�ne sous-marin avec cinq ans de silence syst�me de propulsion.

Arm�e �tudes de laboratoire de recherche du syst�me de propulsion dr�ne sous-marin en utilisant le syst�me de propulsion � pile � combustible � hydrog�ne, qui peut �tre vu sur la figure 1 sch�matique. Le syst�me met en oeuvre une circulation interne compl�te, l'utilisation de stockage d'oxyg�ne du perchlorate de lithium, en tant que source d'hydrog�ne ou le m�thanol. Le methanol a �t� obtenu apr�s lyse de l'hydrog�ne, l'oxyg�ne et s�par� du perchlorate de lithium, respectivement, dans le r�acteur � r�agir pour produire l'�lectricit�. Retournera la combustion d'hydrog�ne en exc�s dans la chambre de combustion, la chaleur produite est utilis�e pour pr�chauffer le perchlorate de lithium de chauffage et de traitement de conversion, de l'oxyg�ne s�par�. Et la chaleur g�n�r�e par la r�action de vapeur d'eau, est condens� par un condenseur et d'une �limination de la chaleur segment�. Empilement de piles � combustible d'hydrog�ne 1 (en haut � droite), les essais montrent, chacun de l'empilement de piles � combustible � l'hydrog�ne peut �tre obtenu 400W de puissance.

UAV de pile � combustible d'hydrog�ne

En temps de guerre, lorsque vous devez effectuer certaines missions tr�s dangereuses et difficiles, utilisent g�n�ralement des v�hicules a�riens sans pilote (drones ou v�hicules a�riens sans pilote). Les UAV peuvent efficacement la reconnaissance tactique champ de bataille, des donn�es et des donn�es d'image en temps r�el sur le champ de bataille et retour. Dans la derni�re d�cennie, les pays se sont d�velopp�s rapidement. Cependant, le drone existant est aliment� par une batterie lithium-ion, le probl�me des probl�mes de capacit� d'alimentation insuffisantes, a envoy� toutes les 30 minutes ou si la t�che � court d'�nergie, besoin UAV charge le retour, il est donc n�cessaire de d�velopper l'�nergie plus, carburant d'hydrog�ne plus s�r et fiable syst�me d'alimentation cellulaire.

Typiquement, la pile � combustible � hydrog�ne comprend un dispositif de stockage de l'hydrog�ne UAV s�r et fiable, et est �quip� d'une batterie lithium-ion en r�ponse au courant de sortie de cr�te. Militaires am�ricains v�hicules a�riens sans pilote aux exigences cl�s de pile � combustible d'hydrog�ne techniques comprennent:

source d'hydrog�ne est s�r et fiable, le co�t est appropri�;

le syst�me de pile � combustible doit �tre changement rapide en 5 minutes, et facile � utiliser;

Le syst�me de pile � combustible doit �tre l�ger, s�r, fiable, facile d'ajouter du carburant, des pi�ces de normalisation afin de faciliter la production industrielle � grande �chelle;

doivent avoir un faible bruit, de sorte qu'il peut voler � basse altitude;

pile � combustible et le syst�me de commande doit adapter � haute altitude, terrain montagneux;

co�t de production de la pile � combustible devrait �tre proche du co�t de la batterie au lithium-ion.

pile � combustible � hydrog�ne Ballard au Canada pour fournir des drones tactiques militaires de la figure 2 (� gauche). Quelle pile � combustible d'hydrog�ne a �t� effectu� Lockheed Martin et l'environnement de l'aviation, les produits de la soci�t� dans l'application, avec une forte capacit� d'adaptation, le poids s�r, fiable, l�ger, peut �tre utilis� dans des environnements extr�mes et peut effectuer STV des t�ches.

GM est �galement activement impliqu� dans le d�veloppement de piles � combustible � hydrog�ne, la soci�t� a d�velopp� une pile � combustible d'hydrog�ne a �t� largement utilis� dans plus de 120 usage militaire et civil des v�hicules �lectriques, a une richesse d'exp�rience accumul�e et de la technologie R & D, la figure 3 (� gauche) est le soci�t� drone US supportant le syst�me de pile � combustible d'hydrog�ne,. la figure 3 est un syst�me de g�n�ration de pile � combustible d'hydrog�ne, le volume diminue, le rendement plus sup�rieur, et ont une large gamme d'adaptation de la temp�rature, un syst�me d'exploitation plus commode. Apr�s la pile � combustible d'hydrog�ne, peut �tre augment�e UAV d'endurance � 8 heures, et l'entretien est simple, il suffit recharg�es moins de 15 minutes, la t�che peut �tre � nouveau ex�cut�e apr�s l'atterrissage.

Camionnettes de pile � combustible d'hydrog�ne de combat

piles � combustible d'hydrog�ne utilisent tous les avantages de celui-ci dans l'�quipement militaire est de plus en plus r�pandue, par exemple, dans des camions lutte contre �galement re�u l'attention. Nuit au combat cach� dans des conditions de terrain exigeantes, la chaleur produite par le moteur d'un v�hicule ordinaire, il sera expos�e de fa�on significative � la vision nocturne infrarouge, afin de faire face � cette situation, l'arm�e am�ricaine a offert aux besoins des v�hicules aliment�s par des piles � combustible � hydrog�ne. GM pilote automatique activement la recherche et le d�veloppement Centre d'ing�nierie en collaboration avec les chars am�ricains, les camions mis au point un combat l�ger de pile � combustible � hydrog�ne aliment�. camion Chevy choisira - mod�le de base Corolla, syst�me de suspension am�lior� pour r�pondre aux exigences du hors route, tout en augmentant la force du corps du v�hicule, et est nomm� le type ZH2 illustr� � la figure 4.

Camion choisira les piles � combustible d'hydrog�ne et des piles au lithium-ion avec un mode � puissance conventionnel, par rapport aux moteurs � essence, � faible bruit et une tr�s faible d�charge d'�nergie, principalement appliqu�es � un certain bruit et de haute environnements d'exploitation de d�charge d'�nergie. Dans le moteur conventionnel apr�s que le combustible d'hydrog�ne en utilisant seulement 5 � 6 kg, 200 � 300 miles peuvent �tre exerc�s. le type ZH2 hydrog�ne utilis� est d�riv� d'un des r�servoirs de stockage d'hydrog�ne � haute pression, a �t� con�u pour adapter � renforcer l'environnement du champ de bataille, peut r�sister � la fusillade de fusil d'assaut � courte port�e, ce qui am�liore grandement l'applicabilit� du champ de bataille.

Chariot amovible va se compose principalement d'un bloc de batteries lithium-ion de 50 kW, la batterie est charg�e par la pile � combustible d'hydrog�ne vers le bas � d'autres �quipements apr�s la mise sous tension de la batterie. Comme la r�action de pile � combustible sous-produit est l'eau, donc, le type ZH2 peut m�me �tre mis en uvre en tant que soldats combattent l'approvisionnement en eau. ZH2 du d�veloppement et de l'exp�rience de la production pendant 10 ans, depuis 2017, les plans de l'arm�e am�ricaine d'utiliser un an pour �valuer la performance de ces camions militaires de combat l�gers, y compris

fonctionnement presque silencieux, pour am�liorer la capacit� � observer le silence;

r�duire le bruit et la capacit� de signal infrarouge;

les conditions de conduite �lectrique capacit� de quatre roues motrices;

capacit� athl�tique au plus bas conditions d'alimentation en carburant;

l'utilisation globale de l'eau sous-produit.

Une fonction de coupure de pile � combustible d'hydrog�ne �lectrique de plate-forme universelle

GM a lanc� apr�s les op�rations de camions de type ZH2, continuer � exploiter le potentiel des applications de piles � combustible d'hydrog�ne dans l'arm�e, et en Octobre 2017 a lanc� un multifonction �lectrique � pile � combustible � hydrog�ne mute plate-forme universelle (Surus) programme, illustr� � la figure 5 .

Lorsque le regard de la plate-forme comme apr�s la remorque des camions lourds, l'utilisation du lecteur de pile � combustible � hydrog�ne, en utilisant les syst�mes sans pilote, des syst�mes de batterie et le syst�me d'entra�nement sont plac�s � l'int�rieur de la plate-forme, retirez l'avant de la plate-forme, la livraison des biens et des personnes plus souple et pratique, la figure 5 montre un exemple d'application de celle-ci, par exemple, un conteneur d'exp�dition, un abri et des op�rations m�dicales telles que l'entrep�t. La plate-forme peut se d�placer sur des terrains accident�s, les capacit�s hors route, la th�orie Kilom�trage 400 miles (environ 463 kilom�tres).

plate-forme �lectrique fonction mute g�n�ral profite de 50 ann�es de labours profonds de GM dans le domaine de la technologie des piles � combustible et les r�sultats de la recherche scientifique, peuvent bien fonctionner dans toutes les conditions sur la terre, la mer et de l'air, etc., et pour r�pondre aux besoins d'affaires de civils et militaires. � l'heure actuelle, la plate-forme commence son travail d'essai a �t� effectu� afin de mettre en service le plus t�t possible.

syst�me d'alimentation portable individuel

Un autre domaine d'application du syst�me d'alimentation de piles � combustible d'hydrog�ne est-portable homme, id�alement, peut transporter l'�quivalent de 30% de leur poids corporel par personne et de l'�quipement sur le champ de bataille, mais dans la plupart des cas, les soldats ont besoin � l'�quipement de combat de transport d�passe souvent � 100. Pr�paration de r�alisation Arm�e programme de remplacement de l'�nergie, les piles � combustible d'hydrog�ne remplacer les piles au lithium-ion conventionnelles, pour r�duire la charge de 50% des soldats, l'arm�e des syst�mes du soldat am�ricain demande future portable aliment� montre la figure 6.

GM et la communication de l'arm�e des �tats-Unis et l'�lectronique R & D et Engineering Center (CERDEC) pour lancer un nouveau type de syst�me de pile � combustible � l'hydrog�ne comme source d'alimentation des syst�mes portables homme. Le centre est � la recherche homme agr�able � porter des piles � combustible d'hydrog�ne disponibles pass� plus d'une d�cennie, principalement en raison de probl�mes de s�curit� afin de r�soudre la source d'hydrog�ne. r�servoir de stockage d'hydrog�ne ordinaire ou d'un mat�riau de stockage d'hydrog�ne, lorsqu'il est soumis � tir explosent, affectant les soldats en danger la vie et les r�servoirs de stockage d'hydrog�ne � haute pression sont trop nombreuses incertitudes sur le champ de bataille dans des conditions de champ ci-dessous, ne peut pas r�pondre aux besoins. Compos� pile � combustible � l'hydrog�ne de cet hydrure d'aluminium du paragraphe (AlH 3) en tant que mat�riau de stockage d'hydrog�ne, est un tr�s bon hydrure d'aluminium et un mat�riau de stockage d'hydrog�ne, le chauffage ne continuera � lib�rer de l'hydrog�ne, de l'eau et de l'air et ne r�agit pas chimiquement � la temp�rature ambiante , une grande stabilit�, et est �galement tr�s s�r � une extrusion, une d�charge et comme le tir de conditions destructrices. Apr�s l'adoption de tests de performance des produits, l'Arm�e �lectronique et des communications R & D et le centre d'ing�nierie a �galement men� un certain nombre de tests de s�curit� sp�ciaux.

1. test�s pour leurs propri�t�s �lectriques, propri�t�s thermiques et la performance chez l'homme connect� charge de plate-forme modulaire l�ger. Mesur�e � la temp�rature ambiante d'environ 20 � C dans les conditions, la temp�rature interne de l'appareil est d'environ 50 � C, la temp�rature ext�rieure autour d'environ 30 � C, a d�montr� l'utilit� de la pile � combustible � hydrog�ne.

2. New Jersey d�sert en plein air � environ 32 ~ 37 � C, la protection de l'alimentation ont �t� test�s dans le cas des faibles conditions actuelles d'utilisation normale, et les appareils portatifs de diffusion, en ligne test� 2 jours, montrent que le syst�me peut �tre plus � des conditions de travail � haute temp�rature et � la poussi�re, le temps de travail continu peut �tre maintenu plus de 27 heures.

Les tests montrent des soldats am�ricains sur la performance des piles � combustible que le paragraphe tr�s satisfait, en particulier son compact, l�ger, facile � transporter, et ne modifie pas la conduite des op�rations tactiques. Le processus de fabrication industrielle hydrure d'aluminium encore pleinement mure, et les probl�mes logistiques de la s�curit� d'approvisionnement, que la pile � combustible d'hydrog�ne ne pouvait pas imm�diatement �quiper l'arm�e am�ricaine. � cette fin, le D�partement am�ricain de l'�nergie travaille �galement activement essayer de r�duire le co�t d'hydrure d'aluminium.

Qui pile � combustible d'hydrog�ne 7 on peut le voir sur la Fig. La figure 7 (en bas � gauche) pour l'homme GM a d�velopp� un �quipement de charge l�ger modulaire. La figure 7 (en haut � gauche) d'hydrure d'aluminium r�servoir de stockage d'hydrog�ne, la Fig. 7 (a) est une pile � combustible,. La figure 7 (� droite) pour l'ensemble du syst�me de pile � combustible dans le cas de l'homme de l'�quipement dans sa ceinture.

Quels sont les indicateurs cl�s de performance pile � combustible d'hydrog�ne est comme suit:

puissance moyenne de 20 W, la puissance de cr�te de 35 W (10 minutes);

permettre le d�montage et le travail dans les r�gions �loign�es;

syst�me de batterie Plug;

autre batterie rechargeable portable;

seul r�servoir de stockage d'hydrog�ne 80WH, fournit une densit� de puissance 811Wh / kg;

tension de cellule 10 ~ 16.8V;

fournir une densit� de puissance 300Wh / kg de 24 heures t�ches;

ne p�se que 0,92 kg;

dimensions ext�rieures 7.0x8.0x0.81 pouces.

r�sum�

Ces derni�res ann�es, le r�sum� militaire am�ricain du d�veloppement et de l'application du syst�me de pile � combustible � hydrog�ne, nous pouvons trouver les caract�ristiques suivantes.

Tout d'abord, la haute administration militaire am�ricaine attache une grande importance et la pleine participation au processus de d�veloppement, tels que le D�partement am�ricain de la D�fense, le US Army Research Laboratory, US Naval Research Laboratory, Communications de l'arm�e am�ricaine et l'�lectronique R & D et le centre d'ing�nierie. Les responsables militaires directement impliqu�s dans le programme de d�veloppement, peuvent assurer une exigences op�rationnelles claires, �laborer des indicateurs techniques op�rationnels pr�cis, l'unit� de l'objectif de faire un travail de recherche, cibl�e. Dans le d�veloppement de la session de suivi, la participation des forces militaires de haut rang peut efficacement organiser des tests appropri�s, et m�me certains produits en Afghanistan et en Irak ont �t� test�s bataille, le d�partement de recherche peut obtenir une r�troaction de premi�re main pour la premi�re fois des conseils et de l'information et l'am�lioration mAKE, am�liorant consid�rablement l'efficacit� du d�veloppement des produits. L'arm�e am�ricaine utilisera les derni�res technologies et �quipements pour la d�termination de la pers�v�rance, beaucoup de d�veloppement de produits de pile � combustible d'hydrog�ne au bout de dix ans, ce qui est le soutien militaire de haut rang sont ins�parables.

En second lieu, la recherche et le d�veloppement des piles � combustible d'hydrog�ne US, suivez les choses d'abord facile, apr�s le premier grand principe de petits, commencent � partir de l'�quipement individuel et de puissance portable champ, puissance moyenne progressivement �tendu � la plate-forme de v�hicules a�riens sans pilote, plong�e en apn�e sous-marine sans pilote, etc. puis aux op�rations du syst�me �lectrique et des v�hicules de transport, la technologie progressivement et l'exp�rience acquises pour l'avenir � grande �chelle de jeter les bases de l'utilisation de la technologie des piles � combustible � hydrog�ne. Les forces am�ricaines insistent sur la recherche et le d�veloppement de piles � combustible � hydrog�ne, � partir du combat r�el, adh�rer � vocation populaire, les soldats � l'avant de la s�curit� et les exigences op�rationnelles en premier lieu, il faut non seulement les produits doivent passer la s�curit� stricte, contr�le non destructif, tout en assurant une action tactique individuelle l'expansion pour r�pondre aux habitudes et facile � transporter. le d�veloppement des �tats-Unis des piles � combustible d'hydrog�ne adh�rent �galement � l'�laboration et le test strat�gie parall�le pour obtenir des commentaires du processus de d�veloppement peut �tre r�troaction en temps opportun pour am�liorer le produit, d'am�liorer consid�rablement l'efficacit� de la recherche et le d�veloppement, raccourcir le cycle de d�veloppement.

En r�sum�, les applications de piles � combustible d'hydrog�ne dans le d�ploiement militaire am�ricain Chiang Kai-shek, l'avenir une bonne tendance de d�veloppement. ce mode militaire des �tats-Unis, d'assurer efficacement sa position de leader dans la pile � combustible d'hydrog�ne dans le domaine militaire, nous pouvons apprendre.

Source: Traduit �quipe de conseil technique Pusai Si \ traduction Pusai Si Information Technology Consulting Co., Ltd

Auteur: Li Jinfeng Guo Il Tr�sor

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