畢業(yè)設(shè)計(jì)-電動(dòng)汽車燃料電池技術(shù)的研究(編輯修改稿)
2025-01-07 10:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 及底盤部分 6 安全保護(hù) 系統(tǒng)部分 圖 21 電動(dòng)汽車工作原理 河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文 4 燃料電池電動(dòng)汽車 燃料電池電動(dòng)汽車就是以燃料電池作為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車，他的英文翻譯就是 Fuel Cell Electric Vehicle 縮寫就是（ FCEV）。燃料電池電動(dòng)汽車的心臟就是燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它的燃料多種多樣，可以是氫氣，也可以是甲醇等，由于燃料的不同所以相應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)也不同。 以氫氣為燃料的發(fā)電系 圖 22 氫氣為燃料的發(fā)電系統(tǒng) 河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文 5 以甲醇為燃料的發(fā)電系統(tǒng) 圖 23 甲醇為燃料的發(fā)電系統(tǒng) 混合電動(dòng)汽車（ HEV） 混合電動(dòng)汽車（ HEV）是電動(dòng)汽車最新成果車型，它最具市場(chǎng)潛力?；旌想妱?dòng)汽車將現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)和儲(chǔ)電設(shè)備相組合，這樣的組合既發(fā)揮了內(nèi)燃機(jī)和蓄電池汽車的優(yōu)勢(shì)又解決了兩種汽車的劣勢(shì)問題：混合電動(dòng)汽車大大的減少了排放的污染，又減少了能源的消耗，所以說混合電動(dòng)汽車有著很大的未來市場(chǎng)。 河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文 6 3 燃料電池電動(dòng)汽車技術(shù) 燃料電池的工作原理 燃料電池的工作原理用上述的方程式就可以解釋：他的工作原理就是把水的點(diǎn)解過程給反過 來了，氫和氧進(jìn)行失去電子或得到電子的化學(xué)反應(yīng)最后得到水從而產(chǎn)生電。其工作原理如下圖所示： 陽極：陽極附近的氫通過催化劑作用分解產(chǎn)生成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，氫原子失去電子以后就成了帶了正電的質(zhì)子穿過電解質(zhì)膜到達(dá)陰極，失去電子的氫原子成為帶負(fù)電的質(zhì)子則經(jīng)外部電路到達(dá)陰極，通過這個(gè)過程因?yàn)殡娮拥囊苿?dòng)產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生電能。 陰極：陰極附近的氧通過催化劑作用與電子和質(zhì)子通過反應(yīng)生成水。 燃料電池分類 燃料電池品種有很多種，分類方式也有很多，其中可以根據(jù)工作溫度的不同，根據(jù)電介質(zhì) 的類型不同，也可以根據(jù)燃燒種類的不同進(jìn)行分類 。 河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 工作溫度不同 由于工作溫度的不同，燃料電池可以分為 低 溫型燃料電池，中溫型燃料電池和高溫型燃料電池三種類型。 當(dāng)燃料電池的工作溫度在常溫到 100 攝氏度之間，這種燃料電池稱為低溫型燃料電池，固體聚合物電解質(zhì)燃料電池就是低溫型燃料電池的一種。 當(dāng)燃料電池的工作溫度大于 100 攝氏度小于 300 攝氏度，這種燃料電池稱為中溫型燃料電池，磷酸類型的燃料電池就是其中的一種。 500 攝氏度，這種燃料電池稱為 高 溫型燃料電池，熔融碳酸鹽燃 料電池和固體氧化物燃料電池就是所屬于高溫電池 。 燃料的來源不同 燃料電池由于燃料的來源不同可分為三類： 直接式燃料電池：當(dāng)燃料電池的燃料直接使用氫氣時(shí)，而不是通過別的燃料轉(zhuǎn)化而來的燃料電池叫做直接式燃料電池。 間接式燃料電池：當(dāng)燃料電池的燃料是通過一定的技術(shù)手段把其他的一些燃料如烷烴類（甲烷或者其他的烴類化合物）、醇類（甲醇）轉(zhuǎn)化為氫或者富含氧的混合氣提供給燃料電池，而不是像直接式燃料電池一樣直接把氫供給燃料電池。 再生燃料電池：這類燃料電池是把之前燃料電池反應(yīng)生成的水，通過一定的技術(shù)手段分解成氫和氧，水分解成氫和氧以后這些氫和氧再次輸送給燃料電池進(jìn)行再次發(fā)電。 電解質(zhì)類型不同 按照燃料電池的電解質(zhì)類型進(jìn)行分類已逐漸被國內(nèi)外燃料電池研究者所采納。目前正在開發(fā)的商用燃料電池，依據(jù)電解質(zhì)類型可以分為 5 大類： （ AFC）； （ PAFC）； （ PEMFC）； （ CFC）； 河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文 8 （ SOFC）。 河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 4 燃料電池汽車的燃料 根據(jù)全世界現(xiàn)有石油量和目前世界工業(yè)發(fā)展的狀況：目前全世界的對(duì)石油的需求量越來越高，并以每年百分之三十的增長速度遞增，要按照這樣的規(guī)律，按照目前的全世界的石油量再過三十年左右石油資源就會(huì)被我們用完。并且我們?cè)谑褂檬偷耐瑫r(shí)，環(huán)境的惡化，大氣的污染，是我們的生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致這些的罪魁禍?zhǔn)拙褪乾F(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)汽車尾氣的排放。根據(jù)世界環(huán)境組織的一項(xiàng)數(shù)據(jù)表明，全世界污染最嚴(yán)重的城市，其中大部分來自中國。并且這項(xiàng)數(shù)據(jù)還表明尾氣的排放占據(jù)了所有大氣污染的百分之七十。所以說研發(fā)可以替代內(nèi)燃機(jī)的新型燃料汽車刻不容緩，這樣就會(huì)使環(huán)境污染、大氣污染和溫室效應(yīng)得到有效的緩解。并且研發(fā)出跟多的新型燃料， 可以使石油資源的匱乏得到有效地緩解。 以氫為燃料的燃料電池電動(dòng)汽車 4. 以氫為燃料電池燃料的優(yōu)點(diǎn) 當(dāng)燃料電池的燃料為氫時(shí)，根據(jù)氫和氧的化學(xué)方程式以及反應(yīng)機(jī)理，氫和氧反應(yīng)以后只會(huì)生成水，并沒有談氧化合物，所以說使用以氫為燃料的燃料電池的電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)了污染零排放。因?yàn)橐詺錇槿剂系牡娜剂想姵夭挥弥卣O(shè)備，所以說氫燃料電池就是燃料電池的系統(tǒng)重量降低、體積減小、制造的成本降低，并且結(jié)構(gòu)簡單，以長遠(yuǎn)的角度看來，以氫為燃料的燃料電池時(shí)未來燃料電池最佳燃料的選擇，但是在現(xiàn)階段看來氫普遍作為燃料電池的燃料來說，還是有一定的困難，因?yàn)闅涞牟环€(wěn)定性和易爆性使這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)階段難以推廣。氫氣具有比任何燃料都高的比能量 ,如下表所示 ： 表 41 各種燃料的比能量 燃料 比能量 (Wh/kg) 能量密度 (Wh/L) 壓縮氫氣 a 33600 600 液態(tài)氫氣 b 33600 2400 儲(chǔ)氫鎂 2400 2100 儲(chǔ)氫釩 700 4500 甲醇 5700 4500 河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文 10 汽油 12400 9100 4. 以氫為燃料電池燃料的缺點(diǎn) 氫氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸問題： 通常在常溫、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下由于密度的不同，在相同的質(zhì)量下汽油所占的空間僅僅為氫氣空間的幾千分之一，所以說在相同的質(zhì)量下氫氣所占的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽油，所以說氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸就會(huì)有很 大的困難。所以儲(chǔ)存氫氣時(shí)必須給氫氣加壓使其體積減小，當(dāng)儲(chǔ)存壓力為二百個(gè)大氣壓時(shí)，這樣存儲(chǔ)體積就大大減小，但是體積認(rèn)為形同質(zhì)量汽油的三四十倍。所以必須在給氫氣加壓，把氣體的氫加壓使其變?yōu)橐后w，這樣就會(huì)使氫的運(yùn)輸變?yōu)榭赡?
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