燃料电池电动汽车重整技术

1.动力系统的构成

重整燃料电池电动汽车与直接燃料电池电动汽车的主要区别在于使用汽油、天然气、甲醇、甲烷、液化石油气等燃料，在汽车上通过重整器产生氢，再将氢提供给燃料电池电堆。重整燃料电池电动汽车动力系统的基本组成如图14-4所示。

重整燃料电池系统中的氧气供给及管理系统、反应生成的水/热量处理系统及电力管理系统等与直接燃料电池系统基本相同，只是增加了重整器、加热器、CO转换与净化器等装置，用以将汽油、天然气、甲醇、甲烷、液化石油气等燃料转换为纯氢。

图14-4 重整燃料电池电动汽车动力系统的基本组成

2.重整燃料电池氢气产生的过程

重整燃料电池电动汽车采用的燃料不同，其制氢过程（重整技术）也会有所不同。

（1）车载醇类制氢过程 醇类燃料（甲醇、乙醇、二甲醚等）的车载制氢过程大体相同，均需经重整、变换、CO脱除等几个步骤。以甲醇作为燃料的车载制氢过程如图14-5所示。

图14-5 以甲醇作为燃料的车载制氢过程

注：百分数为体积分数。

储存在普通容器中的甲醇在进入重整器之前，通过加热器加热使甲醇和纯水的混合物在高温（621℃）下变成混合气，然后进入重整器分离出氢。由于重整器产生的氢气中含有少量CO，因此，需要通过转换器中的催化剂将CO转换为CO₂后排出，使之最终进入燃料电池的H₂中。CO的含量不能超过规定的下限值（0.001%）。(www.xing528.com)

（2）车载烃类制氢过程 烃类燃料（汽油、柴油LPG及天然气等）制氢通常包括氧化重整、高温变换、脱硫、低温变换、CO净化及燃烧等过程。以汽油作为燃料的车载制氢过程如图14-6所示。

图14-6 以汽油作为燃料的车载制氢过程

注：百分数为体积分数。

烃类车载制氢需要高温和脱硫，因此，其重整过程比醇类难度大。由于天然气是气体燃料，车载储运较为困难，所以很少用作燃料电池电动汽车的燃料。

3.重整燃料电池电动汽车的优点和缺点

使用车载重整器制氢的燃料电池电动汽车，其主要优点是燃料储存方便，只需要普通的容器，不需要加压或冷藏。但是，车载重整器制氢也存在着一些问题，主要有：

1）燃料电池系统起动时间较长，动态响应较慢。当然，对于配备辅助蓄能装置的重整燃料电池电动汽车来说，辅助蓄能装置可很好地解决这一问题。

2）重整装置不仅需要复杂的控制过程，而且其体积和质量会减少车辆可利用的空间，增加更多的能量消耗。

3）当制取的氢气纯度不高时，可能会使催化剂中毒并产生一些污染。

由于上述不足，在现已推出的燃料电池电动汽车中，采用重整技术的相对较少。