第四章 燃料电池电动车VIP免费

第1页共12页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共12页4.1.1氢能..现在生活和生产用能◇固定能源：电网的电（水电、火电、核电、风能发电、太阳能发电等）◇移动动力源：以石油为代表的液体燃料（汽车、飞机等）◇化学电源：电池（手机、各种小型电动工具）..后石油时代大型移动动力源(如汽车动力源)的解决方案◇生物燃料如生物柴油、乙醇等◇开发高比能量、高比功率的二次电池，发展电动车◇以氢为能量载体，用燃料电池发电(即所谓氢能经济)4.1.1氢能..氢气具有比任何燃料都高的比能量燃料比能量(Wh/kg)能量密度(Wh/L)压缩氢气a33600600液态氢气b336002400储氢镁24002100储氢钒7004500甲醇57004500汽油124009100a:环境温度@20MPa压力；b:低温环境@0.1MPa压力.􀂾.氢能来源◇矿物燃料制氢◇再生能源电解制氢储氢方法◇(1)压缩氢气(CHG)◇将CHG装在20~35MPa玻璃纤维加强的铝瓶中。◇◇优点：质量轻、成本低、技术成熟以及燃料补充迅速等。◇◇缺点：体积大、存在安全问题。◇(2)液态氢◇冷冻氢气至-253℃以下，形成液态氢，并储存在低温容器中。◇◇优点：体积小、能量密度高、燃料补充迅速。◇◇缺点：生产成本和销售成本昂贵，具有挥发性等。◇(3)储氢金属◇使氢气与金属镁和钒反应形成储氢金属，储氢反应是可逆的并◇与分解温度有关(最高可达300)℃。◇◇优点：尺寸紧凑、使用安全等。◇◇缺点：氢气分离温度高(储氢镁分离温度287)℃以及相对较低◇的比能量(储氢钒比能量为700Wh/kg)。◇※纳米材料储氢······4.1.2燃料电池概述◇􀂾燃料电池(FuelCell)是一种把燃料氧化的化学能直◇接转换为电能的“发电装置”。第2页共12页第1页共12页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共12页◇(问世于1839年)4.1.2燃料电池概述􀂾燃料电池组成与基本工作原理(1)阳极(燃料电极)：为燃料和电解液提供了接触面，在催化剂作用下发生氧化反应并输出电子到外电路。(2)阴极(氧气电极)：为氧气和电解液提供了接触面，在催化剂作用下发生还原反应并从外电路接受电子。(3)电解液：用于在阳极和阴极之间传递燃料反应的离子。总反应式：2H2+O2→2H2Oe-燃料与氧化剂经催化剂作用，经过电化学反应生成电能和水。4.1.2燃料电池概述􀂾燃料电池堆由于单元燃料电池产生的电压很低(约0.7V)，须将它们串联连接，构成“燃料电池堆”，才能得到所需工作电压。4.1.2燃料电池概述􀂾燃料电池堆◇采用双极板实现单元燃料电池的连接。◇同一块双极板的两个侧面，分别与相邻单元燃料电池的阴极和阳极接触。◇双极板还起到将氢送到阳极，将氧或空气送到阴极的作用。4.1.2燃料电池概述燃料电池种类◇按燃料电池运行机理分类：酸性燃料电池和碱性燃料电池。◇按电解质种类分类：碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)。◇按燃料电池工作温度分类：低温型(温度低于200℃，如质子交换膜燃料电池)、中温型(温度为200~700)℃、高温型(温度高于750℃，如熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池)。◇按燃料类型分类：氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷、汽油、柴油和天然气等。有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料。4.1.2燃料电池概述􀂾特点◇反应速度和效率随参加反应气体参数的变化而不同，如压力、温度、湿度和负载的变化等。◇低电压、大电流。◇输出电压随温度升高而升高。◇输出电压随输出电流增大而下降。◇动态响应过程时间长。4.1.2燃料电池概述􀂾优点◇高效：无燃烧，能量转换不受卡诺循环的限制，效率高达50%~60%，通过对余热的二次利用，总效率可高达80%~85%，能量利用效率是普通内燃机的2~3倍。◇环境友好：清洁无污染，氢/氧燃料电池的产物只有水，属于零排放或接近零排放（考虑到燃料重整时）第3页共12页第2页共12页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共12页◇安静：无振动与噪声。◇可靠性高：无机械运动部件，工作时仅有气体和水的流动。◇燃料补充迅速、易于获得。◇燃料...