固体氧化物燃料电池支撑的汽车增程发电技术

目前出租车/网约车运行过程中存在充电桩数量不足、布局不合理、充电速度慢、排队等待时间长等问题，营业者因上述问题营业额减少、运营成本增加。

此外，在冬季出租车/网约车的供热由于成本原因，大多数营业者选择节约使用，使用场景大大受限。目前多种增程方式已经提出，但多数增程只关注增程的距离而忽略了增程方式的可行性。固体氧化物燃料电池可以利用加气站中天然气进行发电，发电中产生的热量可以进行回收，以满足冬季营业者取暖问题。

解决方案

固体氧化物燃料电池（SOFC）属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。将SOFC 作为电车的增程设备，与电车的动力系统通过电力电子装置进行连接。当电车需要额外的电能时，SOFC 产生的直流电经过功率变换器转换为适合电车驱动电机使用的交流电，从而为电机持续提供电能。

①由于 SOFC 需要在高温下运行，因此热管理技术至关重要。本成果通过设计高效的热交换器和冷却系统，回收电池运行过程中产生的废热，用于预热燃料和氧化剂，提高系统的能源利用率，同时精确控制电池的工作温度，避免局部过热或温度波动过大，影响电池的性能和寿命。

②将 SOFC 电池堆、燃料供应系统、空气供应系统、电力电子装置和控制系统等集成在一起，形成一个完整的增程设备系统。

③通过先进的控制系统，实时监测和控制 SOFC 的运行状态，根据电车的需求自动调节发电功率，实现与电车动力系统的无缝对接和协同工作。同时，具备故障诊断和保护功能，确保系统的安全可靠运行。

图1 电池片产品

图2 电堆组装

图3 密封组件

图4 电堆实物

技术指标

本成果具体性能及与潍柴动力相应产品的对比结果如表1所示。

表1 主要技术指标对比表