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燃料电池轨道交通系统解决方案调研报告

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目 录

1 概述 1

2 燃料电池混合动力系统 1

3 燃料电池系统解决方案调研 1

3.1 MEA 1

3.2 空压系统 1

3.3 氢气系统 1

3.4 电气系统 1

4 车载储氢系统解决方案调研 1

4.1 储氢瓶 1

4.2 加氢口 1

4.3 管件 1

4.4 车载制氢 1

5 混合动力系统解决方案调研 1

5.1 动力电池 1

5.2 超级电容 1

6 总结 1

概述

燃料电池是高效 、环保的新型发电装置 ，具有低运行温度 、高功率密度、快速响应 、快速启动能力、稳定性好以及当使用纯氢气时不会造成环境污染的特点，而且不受XX循环限制，模块结构、积木性强，既可以集中供电，也适合分散供电。

2002年，美国Vehicle Projects公司和加拿大Placer Dome***联合开发了世界上首个用于地下金矿开采的氢燃料电池托运机车。这台机车由纯质子交换膜燃料电池驱动，无动力电池。是将原型机车上的铅酸电池替换为PEMFC作为动力源进行改造，并没有附加其他电能存储设备作为牵引电源。该车采用两个燃料电池堆串联，提供126 V电压和135 A电流，净功率达17 kW。车辆采用金属氢化物储氢，并加装热交换机满足氢气吸附和去吸附过程中产生热量的热传递。储氢系统的容量可以维持该车在17kW的功率下连续运行8h。此外，该车还装有增湿器和热交换器等设备。该项目由美国能源部和加拿大政府联合资助，项目自1999年启动，历时3年。

图1地下金矿开采的氢燃料电池托运机车

随后在2009年，该公司与美国伯灵顿北方圣达菲***（BNSF）合作研制了氢燃料电池调车机车，该项目由美国国防部出资支持。该机车重约130吨，采用燃料电池与铅酸电池混合动力系统，该车采用燃料电池座位主动力源，全系统瞬时功率可超1MW。

图2氢燃料电池调车机车

为了减缓温室效应，提高能源利用率，以削减列车运行能耗为目的，从2000年起，东日本***开始了新能源（New Energy，NE）列车的研发2006年，开始实施NE列车的第2步计划，试制了一辆混合动力新能源轻轨列车（NE列车），该列车采用柴油—燃料电池混合动力系统。基于此项目，该公司于2007年加装了一组360kWh锂离子电池并去除柴油机系统，构成燃料电池—锂电池混合动力列车。

图3燃料电池混合动力火车Kiha E200

2013年，中车***与西南交通大学合作研制了中国首辆纯燃料电池电动机车。该车采用加拿大巴***生产的燃料电池电堆，总功率为150kW，产生400~800V直流电。该车首次采用永磁同步电机及控制变频器承担主牵引驱动，持续 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 一。Ballard Power Systems位于加拿大，是一家研发、生产和销售质子交换膜燃料电池的企业，是拥有国际领先燃料电池技术的企业，截止目前，其生产的氢燃料电池总容量约为150MW。其主要产品是固定式电源系统、燃料电池动力模块和燃料电池堆。

Plug Power是全球最大的叉车用质子交换膜燃料电池厂商。其前身是于1997年由数据终端设备***EdisonDevelopmentCorp.和MechanicalTechnologyInc.组成的***，公司位于美国。目前主要设计和开发利用质子交换膜燃料电池制造的能源产生系统。其燃料电池产品主要用于室内叉车，其用户包括耐克、宝马、沃尔玛、家得宝、梅赛德斯、克罗格等。

HydrogenicsCorp是一家位于加拿大的制氢和燃料电池设计生产商，成立于1988年。它主要有两块业务：电解氢方案和燃料电池产品。其燃料电池产品主要用于车辆、UPS和通信基站备用电源。HyPMTM是HydrogenicsCorp的用于电动车的燃料电池动力解决方案平台，能够提供30-180kW的燃料电池动力解决方案。

1)欧洲地区的质子交换膜燃料电池厂商

欧洲地区，PowerCell（瑞典）2018年的燃料电池业务营收6051.3万瑞典克朗，约4236万人民币；Proton Motor（德国）的2018年年报尚未发布，2017年Proton Motor的营收约975.6万人民币，GGII预计2018年Proton Motor的营收不超过1300万人民币。

亚洲地区，日韩企业的燃料电池技术较为领先，日本的燃料电池技术主要集中在车某某，如丰田、本田等。

2)中国的质子交换膜燃料电池厂商

中国氢燃料电池电堆的企业有国鸿、源.新动力、爱德曼、XX百应、江苏清能、氢璞创能、弗尔赛、XX神力等，相关的车某某有上汽、长城等。

XX源.新动力，已实现燃料电池关键材料及关键部件、电堆组装的小批量生产，建成可年产5500KW燃料电池堆用关键部件的批量生产线，同时在车用燃料电池系统XX.成装、调试、运行等方面拥有优势地位。长城电工参股源.新动力近10%。

XX神力科技，主营氢质子交换膜燃料电池，是我国燃料电池技术研发和产业化的领先者。通过承担与完成国家"九五"重点攻关计划、"十五"863及"十一五"863重大攻关计划燃料电池发动机课题，已成为具有完全自主知识产权的燃料电池技术并达到国际先进水平。安凯客车、安.长汽车也与XX神力科技合作，开发氢燃料汽车，并拥有一定的技术储备。

燃料电池系统解决方案调研

MEA

空压系统

氢气系统

电气系统

车载储氢系统解决方案调研

储氢瓶

加氢口

管件

车载制氢

混合动力系统解决方案调研

动力电池

超级电容

氢经济

氢气

加氢站

总结

Based on the most time-saving principle, ballard is requested to confirm the maintenance scheme of HD-TRC 2# fuel cell. It includes maintenance locations (domestic and foreign), spare parts plan and maintenance dates.

Ballard completed HD-TRC2# fuel cell maintenance by February 29,2020.

Ballard provided detailed quotations and maintenance options by February 29,2020.

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