汽車發(fā)動機(jī)概論-論文-新能源汽車-wenkub
2023-07-09 21:53:07 本頁面
【正文】 與優(yōu)化、燃料供給、電堆溫度管理及制動回饋等。 燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)一個(gè)燃料電池系統(tǒng)由燃料電池堆、熱交換器及空氣壓縮機(jī)等子系統(tǒng)組成，如圖3 所示。特別是溫度過高或超溫運(yùn)行，膜會出現(xiàn)微孔，使得氫氣進(jìn)入空氣系統(tǒng)，危及運(yùn)行安全；溫度過低則會降低催化劑活性，影響化學(xué)反應(yīng)過程。調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可以使冷卻循環(huán)水的溫度控制在合適范圍。加熱過的循環(huán)水通過循環(huán)水泵帶入電堆，從而實(shí)現(xiàn)給電堆加熱。氫瓶采用35 MPa 的儲氫壓力，在氫瓶頂端裝有一體式組合瓶閥。為了確保系統(tǒng)安全，在供氫管路中安裝具有流量限制功能的溢流閥。制動減速過程中，制動力既要滿足較大制動強(qiáng)度的要求，又要受到電機(jī)運(yùn)行速度和電池荷電狀態(tài)等方面的影響，單一的再生制動可能導(dǎo)致電機(jī)制動力不足，為保證制動效能的穩(wěn)定性，目前較多是采用由摩擦制動和再生制動組成的復(fù)合制動系統(tǒng)。燃料電池所使用的氣態(tài)或液態(tài)氫是一種無氣味的透明氣體，泄漏到大氣中后，一般不容易發(fā)覺，氣態(tài)或液態(tài)氫的生產(chǎn)、儲存、保管、充加、攜帶和運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)中可能存在氫氣的泄漏。氫氣供應(yīng)是一個(gè)嚴(yán)格的系統(tǒng)1_程，在整個(gè)氫氣供應(yīng)系統(tǒng)中，都應(yīng)該采取有效的安全防范措施和救援設(shè)施。目前大多數(shù)FCEV采用了壓縮氫氣。例如：排量為3 L，質(zhì)量為1 500 kg的FCEV行駛560 km需要6．8 kg的氫氣。 液化氫氣液化氫氣具有最高儲存密度，但需要采用高壓一超低溫技術(shù)來保持氫氣呈液態(tài)。 儲氫合金儲存的氫氣氫吸附合金有：FeTiHMgHLaNi5HNaBH。在冷卻狀態(tài)和10 MPa的壓力下壓人氫氣，在使用時(shí)加熱將氫釋放出來。吸附合金的儲氫裝置如圖8所示。用液態(tài)氫一次充氫的行駛里程可達(dá)400500 km。最常采用的是甲醇和汽油。甲醇的生產(chǎn)、儲存、保管、充加、攜帶和運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)不需要特別的儲存和運(yùn)載裝置。 用甲醇制氫的方法甲醇經(jīng)過改質(zhì)操作后，從碳?xì)浠衔镏蟹纸獬鰵錃?。b．甲醇的改質(zhì)技術(shù)較成熟，改質(zhì)時(shí)操作溫度較低(300 oC)，目前一些燃料專業(yè)公司已有商品化的甲醇改質(zhì)裝備系統(tǒng)出售，適合裝配各種不同的車型。整個(gè)改質(zhì)系統(tǒng)裝有較復(fù)雜的泵、閥和管道等附屬裝置，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對FCEV的總布置較困難。汽油采用和甲醇相似的改質(zhì)裝置與設(shè)備，將汽油經(jīng)過改質(zhì)處理可以獲得氫氣。 缺點(diǎn)a．汽油是石化燃料，仍然需要依賴石油能源。燃料電池動力輸出功率15 kw，標(biāo)稱電壓l25 V，電流120 A，汽車時(shí)速從0到30 km的加速時(shí)間為10s，行程達(dá)60 km。2007年，通用汽車公司的1O0輛雪佛蘭Seguel氫燃料電池車分別在加州西部、紐約州及華盛頓州試用。戴姆勒一克萊斯勒公司推出的NECAR 5燃料電池動力汽車，是該公司開發(fā)的第5代燃料電池汽車。2OO2年推出的FCHV使用高壓氫為燃料。日本政府從2O02年開始以每月每輛6 500美元的價(jià)格租用這45種燃料電池混合動力汽車。FC動力系統(tǒng)，1993年制出樣車，采用該公司開發(fā)的12O kw 質(zhì)子交換膜燃料電池組，使用壓縮氫做燃料，行駛速度95 km/h，行程可達(dá)4O0 km。燃料電池發(fā)動機(jī)累計(jì)運(yùn)行200h，行駛距離超過2000 km，最高時(shí)速為63 km。(2)燃料電池轎車2001年，北京開發(fā)出“綠能一號”燃料電池轎車。第二代燃料電池動力系統(tǒng)與第一代系統(tǒng)相比更加靈巧和有力，總重量減少到320kg，輕了1O0 kg多，體積縮小30％以上，功率則提升了2O％～25％。該車燃料電池輸出功率5 kW，貯氫容器為碳纖維增強(qiáng)金屬瓶?？偼顿Y3 200萬美元。實(shí)施該項(xiàng)目，北京市和上海市各采購6輛燃料電池公共汽車進(jìn)行示范運(yùn)行。(1) 車用燃料電池系統(tǒng)使用壽命太短一般說來，私人小轎車要求燃料電池使用壽命達(dá)到5 000 h以上；卡車和公交車要求燃料電池使用壽命達(dá)至0 5 000 h～10 000 h同。造成燃料電池系統(tǒng)使用壽命只有設(shè)計(jì)壽命的1／10這么大差距的根本原因，就在于實(shí)驗(yàn)室壽命試驗(yàn)是在嚴(yán)格的條件下進(jìn)行的：電池的輸出是恒定的；電池本體的溫度、濕度、排熱、排水是穩(wěn)定的；氫源和氧源是純凈的、穩(wěn)定的；它們之間的相互配合是最佳的。這就要求燃料電池系統(tǒng)提高對濕度、溫度和雜質(zhì)氣體的適應(yīng)能力。已報(bào)道了4O kW 質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的燃料轉(zhuǎn)化效率跟電池輸出功率之問的關(guān)系。例如，雖然燃料電池堆的功率密度可以做到1 kW幾，但整個(gè)燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的功率密度只有75～100 w／L。燃料電池堆也包含電池排熱、排水、保溫、保濕、冷卻等子系統(tǒng)。為促進(jìn)燃料電池汽車早日上市，必需有強(qiáng)有力的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和嚴(yán)密的分工協(xié)作。那么燃料電池貴在哪里呢?目前，雙極板約占整個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池總重量的7O％～80％，成本約占總成本的40％～5O％。(5)車載氫源也是難題已經(jīng)試驗(yàn)過的車載氫源有：高壓氣態(tài)氫、金屬氫化物儲存氫、甲醇重整制造氫、氫硼化鈉制氫等，但都沒有得到令人滿意的結(jié)果。燃料電池汽車要取代的是普通汽車，但它的性能／價(jià)格比或費(fèi)／效比指標(biāo)跟市場的要求相差太遠(yuǎn)，這才使開發(fā)燃料電池電動汽車的人們認(rèn)識到：燃料電池汽車要得到市場的認(rèn)可，還有一段說不清楚的漫長的路要走。結(jié)果使燃料電池在潛艇AIP動力系統(tǒng)中如魚得水、大顯身手嘲。14 / 14。燃料電池電動汽車正面跟燃油汽車交鋒占不到優(yōu)勢，能不能像在潛艇AIP動力系統(tǒng)中那樣，迂回前進(jìn)而出現(xiàn)柳暗花明的前景呢?參考資料：1． 尹安東 趙韓 張炳力 燃料電池汽車開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)研究 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2006；2． 燃料電池電動汽車技術(shù) 喻媛媛 何耀華 汽車工程師 2009；3． 桂長清 燃料電池電動汽車前景分析 電池工業(yè) 2009；4． 胡驊。20世紀(jì)5O一60年代，世界各國試圖將燃料電池用于潛艇作為主動力能源，取消柴油機(jī)和蓄電池組，雖經(jīng)多年的努力，但結(jié)果也是困難重重?zé)o法實(shí)現(xiàn)。6 燃料電池汽車前景展望任何一種產(chǎn)品要想占領(lǐng)市場，它必須在性能／價(jià)格比或費(fèi)／效比指標(biāo)上能夠被廣大消費(fèi)者所接受。再者，燃料電池電極中使用的貴金屬催化劑鉑，是引起電池價(jià)格高揚(yáng)的重要因素。(4)燃料電池汽車的價(jià)格太高一輛裝有燃料電池的電動自行車樣車要賣幾萬元，國
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