De opkomst van kathode-afgesloten luchtgekoelde brandstofcelstapels

De "blowout" van kathodegesloten luchtgekoelde stacks komt eraan. Met de geleidelijke uitbreiding van toepassingen met een laag vermogen, zoals toeristenbussen, vorkheftrucks, onbemande luchtvaartuigen (UAV's) en tweewielers, zijn luchtgekoelde stacks langzaam in de mainstream brandstofceltoepassingen terechtgekomen. Kathodegesloten luchtgekoelde stacks, met hun voordelen van goede milieuvriendelijkheid, duurzaamheid en eenvoudig onderhoud, hebben veel aandacht getrokken in de luchtgekoelde brandstofceltechnologie en zijn een hot topic geworden.

Technische kenmerken en toepassingsstatus van kathodegesloten luchtgekoelde stapels

Luchtgekoelde schoorstenen Kan worden onderverdeeld in twee categorieën op basis van hun structurele kenmerken: kathode-open en kathode-gesloten. Een daarvan is de open-kathode luchtgekoelde stack: de kathode is direct blootgesteld aan de omgeving en omgevingslucht wordt via apparaten zoals ventilatoren in de stack gebracht. De lucht dient zowel als bron van reactiegas als als warmteafvoermedium.

De kathodegesloten luchtgekoelde stapel wordt gekenmerkt door het feit dat de kathode niet in direct contact staat met de omgeving en dat de luchttoevoer en warmteafvoer gescheiden plaatsvinden. Een speciaal luchttoevoersysteem, zoals een ventilator of luchtcompressor, is meestal nodig om de zuurstof te leveren die nodig is voor de reactie, en een onafhankelijk warmteafvoersysteem wordt gebruikt om de warmte af te voeren die tijdens de werking van de stapel wordt gegenereerd.

Vergeleken met luchtgekoelde stacks met open kathode worden luchtgekoelde stacks met kathodesluiting minder beïnvloed door omgevingsfactoren (zoals temperatuur, vochtigheid en luchtkwaliteit) dankzij de onafhankelijke luchttoevoer en warmteafvoer. Bovendien kunnen ze de negatieve impact van vervuilde lucht op de levensduur van brandstofcellen tot op zekere hoogte vermijden, wat resulteert in een betere duurzaamheid en een langere levensduur.

"De prestaties van kathodegesloten luchtgekoelde schoorstenen hangen grotendeels af van het ontwerp van gaskanalen en verdeelstukken om de aangevoerde lucht gelijkmatig te verdelen", aldus een technisch directeur van een binnenlandse schoorsteenonderneming. Kathodegesloten luchtgekoelde schoorstenen vereisen complexe luchttoevoersystemen, waaronder compressoren, luchtbevochtigers, luchtfilters, enz. Dit maakt ze ook relatief minder gevoelig voor omgevingsomstandigheden, met name temperatuur en vochtigheid.

De voordelen van kathodegesloten luchtgekoelde stacks zijn uiteraard gebaseerd op hun relatief complexe structuur, wat ook leidt tot hun relatief hogere kosten in vergelijking met open-kathode luchtgekoelde stacks. Zoals Gaogong Hydrogen Power uit het onderzoek leerde, ligt de prijs van open-kathode luchtgekoelde brandstofcellen (vanaf juni 2025, uitgaande van bulkinkoop) over het algemeen boven de 4.000 RMB/kW, en is de prijs van kathodegesloten luchtgekoelde systemen minstens 30% hoger dan die van de eerstgenoemde.

In dit stadium zijn kathodegesloten luchtgekoelde stacks geschikt voor toepassingen met een hoge vermogensdichtheid (meer dan 1 A/cm²). De toepassingsscenario's vereisen voldoende ruimte voor hulpsystemen van brandstofcellen (koel-, luchttoevoer- en voorbehandelingssystemen), met een typisch vermogensbereik tussen 2 en 100 kW.

Over het geheel genomen is het zo dat de brandstofcellenindustrie zich in dit stadium geleidelijk uitbreidt van krachtige watergekoelde stapelsystemen die worden gebruikt in bedrijfsvoertuigen en personenauto's naar kleine en middelgrote luchtgekoelde stapelsystemen zoals UAV's, vorkheftrucks en tweewielers, is de marktexpansie van gesloten luchtgekoelde brandstofcellen nog maar net begonnen. Of deze met zijn eigen voordelen een groter marktaandeel kan veroveren, valt nog te bezien. Vanuit het perspectief van toekomstige technologische ontwikkelingstrends moet toekomstig onderzoek naar gesloten luchtgekoelde stacks zich richten op het minimaliseren van ondersteunende systemen om de complexiteit, parasitaire belasting en vloeroppervlakte van het totale systeem te verminderen, evenals op het uitvoeren van systeembeheer en -controle om optimale prestaties te bereiken.