为家庭设计小型燃料电池

燃料电池有很多优点，比如便宜的电力、热量和环境清洁。以下是一家公司如何将它们设计得足够小，可以在家里使用。

燃料电池也许是最终的绿色能源。它从一个系统中提供两个重要的家用能源需求，电力和热量。它在不燃烧的情况下运行，干净地从天然气中提取氢气，同时大大减少温室气体排放。然后燃料电池使用该氢以产生大量的电力和热量。由于其整体效率优于80％，因此利用更少的自然资源来满足家庭能源需求。

但是，制造一种家庭用得起的小型燃料电池所涉及的设计挑战令人生畏。必须设计三个核心组件，便于安装和维护的模块。

燃料处理器通过催化过程将天然气转化为超清洁氢气，而不是燃烧，减少二氧化碳排放。

燃料电池堆处理氢以产生直流（DC）功率，可用的热量和水。

功率调节装置然后将直流电转换成交流电(ac)，然后直接连接到主电气面板，提供稳定的持续电源。

尽管燃料电池是一个世纪前发明的，但它们的首次实际应用是在美国的宇宙飞船上，包括航天飞机。(我们被告知航天飞机的宇航员不会把水带到飞船上;它们所需的所有水都是由燃料电池产生的。)因此，燃料电池技术已经得到了很好的证明，真正的挑战是创造出价格合理、坚固耐用的模型，以供实际使用。

输入ClearEdge Power。最初成立于2003年，为备用电源提供燃料电池，ClearEdge的专业知识以燃料电池，燃油处理和系统集成的知识为中心。他们的设计目标是生产5千瓦燃料电池系统，在天然气上运行，提供电能。废热，发电的副产品可用于加热。使用这种燃料电池的平均房屋每年将减少其碳荷载量高达13吨二氧化碳。在购买的电力成本高昂的地区，与加利福尼亚州一样，来自燃料电池的电力将更昂贵，允许典型的投资回收期三到五年。

5千瓦燃料电池的成本来自Cleange，CE-5，部分由联邦和州（加利福尼亚州）税收抵免总额为17,500美元。

ClearEdge Power的工程师使用Autodesk Inventor进行所有的设计工作，从生产工具和产品组件到组装完整的集成燃料电池系统。通过数字化完成所有设计工作，该公司的工程师可以可视化和模拟设计的每一个方面的真实表现，从管道和管道设计到包装设计。他们有8个CAD座椅，还使用Ansys进行结构和热分析，ProductStream进行变更管理，并使用Inventor Vault管理数据库。

“当我们开始寻找一个CAD系统时，我们希望ClearEdge的工程和产品开发高级副总裁Zakiul Kabir，Support Adioftry。“我们正在聘请来自不同背景的人，习惯于不同的工具。当他们来到ClearEdge时，我们希望他们能够快速拿起我们的选择工具。（现在）他们可以采取一个想法，开发设计，创建数字原型，并分析性能 - 没有留下他们的电脑。我们可以从概念到实际产品，而无需在物理原型的钣金上花费一毛钱。“

卡比尔解释说，在ClearEdge，主要的CAD应用程序之一是包装。“在住宅系统中，包装是一个巨大的挑战，因为我们没有太多的空间，但需要设计一个紧凑的系统，可以运输和易于处理。我们需要确保所有的安全功能都到位，这是一个重大的设计和包装挑战。

“我们使用黑盒方法。我们把所有需要包含的形状都放在一个大盒子里。然后当整个事情看起来是合理的包装概念，我们可以发展的细节设计。在这一点上，我们使用另一个软件包来做所有的有限元分析，结构分析和热分析。这样，我们就可以确保我们的设计能够经受住结构载荷的考验，并具有它必须具备的所有热性能。在开发任何硬件之前，我们都要进行分析。这种能力对我们这样的小公司来说是巨大的好处，我们可以非常有效和低成本地做到这一点，”Kabir继续说道。

他描述了一个数字原型避免了代价高昂的错误的例子。“我们有一个alpha程序，产品的形状与我们想要的外观有很大的不同。该产品的占地面积更大，尺寸更短，这给运输和安装带来了问题。我们需要重新设计这个系统，而不是重新设计每个已经设计、测试和验证过的子系统。我们需要确保它们能适应一个新的围栏。当我们开始这样做时，我们发现了干扰和情况，零件需要在尺寸和形状上改变。因此，我们能够利用CAD系统的功能来收缩零件，重新定位它们，并验证它们，以确保一切按照预期工作，”他总结道。

ClearEdge权力
www.clearedgepower.com

Autodesk Inc.
www.usa.autodesk.com/company/digitalPrototyping.

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提交：3 d CAD那数字制造业那绿色工程那软件
标记:Autodesk.

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