氢燃料电池与氢燃料电池汽车――葛铭概要VIP专享VIP免费

研究生课程(论文类试卷2014/2015学年第1学期课程名称:氢能课程代码:11000109论文题目:氢燃料电池与及其应用学生姓名:葛铭专业﹑学号:热能102360050学院:能源与动力学院课程(论文成绩:课程(论文评分依据(必填:任课教师签字:日期:年月日课程(论文题目:氢燃料电池及其应用内容:氢燃料电池及其应用Hydrogenfuelcellanditsapplication葛铭(上海理工大学能源与动力学院,上海200093[摘要]汽车的大量普及造成的化石能源的紧缺及其内燃机带来的环境污染日益严重,新的能源形式亟待开发和应用。氢燃料电池将氢元素的化学能高效地转化成电能,零污染,环境友好,正日益受到人们的关注。丰田在攻克了一系列技术难题以后,氢燃料电池汽车已经正式问世了。成本的降低使得氢燃料电池汽车走入寻常百姓家成为可能。关键词:氢燃料电池新能源汽车[ABSTRACT]Withtheshortageoffossilfuelscausedbythepopularityofprivatecarsandincreasingenvironmentalpollutioncausedbyinternalcombustionengine.Newformsofenergyareurgenttodevelopandapplicate.Hydrogenfuelcellconvertthechemicalenergyintoelectricalenergyefficientlyandenvironmentalfriendlywithoutpollution.Ithasaincreasingconcern.Afterovercomingaseriesoftechnicalproblems.Toyota’shydrogenfuelcellvehicleshavecometrue.Decreasingincostsmakesitpossibilitytoacceptedbyordinaryfamily.KeyWords:HydrogenfuelcellNewenergyvehicles一、燃料电池简介燃料电池(FuelCell,FC是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置。反应过程不涉及到燃烧,其能量转化效率不受“卡诺循环”的限制,能量转化效率高达60~80%。实际使用效率是普通内燃机的2~3倍。燃料电池的燃料多样性、排气干净、噪声小、环境污染低、可靠性高及维修性好。按电化学原理,即原电池(如日常所用的干电池的工作原理,等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。对于一个氧化还原反应,如:[O]+[R]→P。其中,[O]代表氧化剂,[R]代表还原剂,P代表反应产物。原则上可以把上述反应分为两个半反应,若e-代表电子,即有:氢燃料电池工作原理示意图1.1、优点:1、高效:理论热电转化效率85%~90%。实际能量转化效率40%~60%。若实现热电联供,燃料的总利用率可高达80%以上。2、环境友好:超低或无CO2排放;产物清洁。3、安静、可靠性高:内部无机械传动部件,使用可靠性提高、噪音很低。4、容量可调,使用方便:功率(决定于其尺寸和电容量(决定于燃料箱尺寸均可方便调节。发电量从1w(手机到兆瓦(燃料电池电站。相比电池,可提供更高的能量密度,补充燃料即可重新发电,无需充电过程。1.2、缺点:1、价格和成本是目前燃料电池使用的最大障碍。由于昂贵的价格,燃料电池目前主要在一些特定的使用场合如航天飞行器中才具有成本上的竞争力。2、操作温度的匹配性及稳定性问题、一些燃料电池的潜在的环境毒性、多次启动停机循环使用后燃料电池的寿命问题。3、较低的功率密度,燃烧式发动机和电池在体积功率密度上优于燃料电池,而在质量功率密度上,二者较为接近。不同技术大致的功率密度范围1.3、分类按电解质的种类不同:碱性燃料电池(AFC磷酸燃料电池(PAFC功率密度代表着单位体积(体积功率密度或单位质量(质量功率密度燃料电池的功率。Membraneconductsprotonsfromanodetocathodeprotonexchangemembrane(PEMmembraneconductsprotonsfromanodetocathod2H2+O22H2O+electricalpower+heathpower.comProtonExchangeMembrane(PEMMembraneconductsprotonsfromanodetocathodeprotonexchangemembrane(PEM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按燃料类型分:除氢气外、甲烷(或天然气、乙烷、丁烯、丁烷等气体有机燃料,甲醇、甲苯、汽油、柴油等液体有机燃料,气体和液体有机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。按燃料电池工作温度分:低温型,温度低于200℃中温型,温度为200~750℃高温型,温度高于750℃1.4、基本的燃料电池操作电流大小与反应物、电极、电解质接触面积的大小有关。来自燃料的能量沿着电流传递,传递过程的限制步骤,必然...