【正文】 五、飛輪電池 五、飛輪電池 飛輪儲能器面臨的問題及對策 飛輪儲能器的開發(fā)狀況 主要問題有兩個： ，飛輪將會產(chǎn)生陀螺力矩，影響車輛操縱性能； ，存儲在飛輪中的能量會在短時間內(nèi)釋放出來，產(chǎn)生巨大破壞。 其中驅(qū)動控制單元的作用是控制電機工作，實現(xiàn)電能與機械能的相互轉(zhuǎn)換。 真空腔主要功能是提供真空環(huán)境、降低風阻、提高效率和屏蔽事故。 五、飛輪電池 飛輪電池中的內(nèi)置電機通常也稱之為電動 /發(fā)電機總成。圖 235為一個飛輪儲能器采用的能量和轉(zhuǎn)速的實驗關(guān)系曲線。 五、飛輪電池 飛輪儲能器的工作原理 飛輪儲能器利用轉(zhuǎn)速不同時，飛輪動能不同這 — 原理工作 : 當需要取出飛輪儲能器的能量時，降低其轉(zhuǎn)速即可；需要在飛輪儲能器中存儲能量時，則提高其轉(zhuǎn)速。但在更多的情況下 FWB作為輔助動力源： 一是穩(wěn)定主動力源的功率輸出；二是提高制動時能量回收的效率。 作為電動汽車 的飛輪儲能器至少應滿足三方面的的要求： 1）具有能夠承受超高速運行的高強度飛輪； 2）具有能夠交電能和機械能進行高效雙向轉(zhuǎn)換的電動機和功率變換器； 3）與傳統(tǒng)質(zhì)量飛輪相比，飛輪質(zhì)量輕而轉(zhuǎn)速極高。 目前超級電容器被廣泛應用到新能源汽車中，用作起動、制動、爬坡時的輔助動力。 (3)低電壓。 超級電容器自身也存在的缺點： (1)線性放電。 (5)簡單方便。 (3)充電速度快。 四、超級電容器 3．超級電容器的特點 超級電容器具有以下優(yōu)點： (1)高功率密度。 碳電極超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電電極的電解質(zhì)離子尺寸決定的，該距離 (10A)比傳統(tǒng)電容器薄膜材料所能實現(xiàn)的距離更小。 四、超級電容器 “超級”電容的原因： 在電動汽車上廣泛使用的主要是碳電極超級電容器。 超級電容器又稱雙電層電容器、黃金電容、法拉第電容， 1．超級電容器的結(jié)構(gòu)原理 超級電容單體主要由電極、電解質(zhì)、集電極、隔離膜連線極柱、密封材料和排氣閥等組成。 式中， a、 c分別表示陽極、陰極； e— 表示電子； F表示基本發(fā)電量； Q0表示基本放熱量。熔融碳酸鹽燃料電池的結(jié)構(gòu) 熔融碳酸鹽燃料電池 (MCFC)是由多孔陶瓷陰極、多孔陶瓷電解質(zhì)隔膜、多孔金屬陽極、金屬極板構(gòu)成的燃料電池。當以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑時，在電池內(nèi)發(fā)生電化學反應。氫離子通過電解質(zhì)層，在空氣極與氧離子發(fā)生反應生成水。 1，磷酸燃料電池的結(jié)構(gòu) PAFC的電池片由基材及肋條板觸媒層所組成的燃料極、保 持磷酸的電解質(zhì)層、與燃料極具有相同構(gòu)造的空氣極構(gòu)成。 (6)AFC使用具有腐蝕性的液態(tài)電解質(zhì)，具有一定的危險性和容易造成環(huán)境污染，此外，為解決 C02毒化所采用的一些方法，如使用循環(huán)電解液、吸收 CO2等增加了系統(tǒng)的復雜性。 (4)AFC是燃料電池中生產(chǎn)成本最低的一種電池。 (2)工作溫度大約 80℃ ，因此，它們的起動也很快，但其電力密度卻比質(zhì)子交換膜燃料電池的密度低十幾倍。 三、 燃料電池 陽極和陰極發(fā)生的電化學反應為 總的反應為 2。 三、 燃料電池 ?堿性燃料電池 1．堿性燃料電池的結(jié)構(gòu)與工作原理 堿性燃料電池 (Alkaline Fuel Cell， AFC)以強堿 (如氫氧化鉀、氫氧化鈉 )為電解質(zhì)，氫氣為燃料，純氧或脫除微量二氧化碳的空氣為氧化劑，采用對氧電化學還原具有良好催化活性的 Pt／ C、 Ag、Ag— Au、 Ni等為電催化劑制備的多孔氣體擴散電極為氧化極，以h— Pd／ C、 Pt／ C、 Ni或硼化鎳等具有良好催化氫電化學氧化的電催化劑制備的多孔氣體電極為氫電極。 (1)成本高。 (7)技術(shù)成熟。 (5)發(fā)動效率平穩(wěn)。 (3)運行噪聲低，可靠性高。 (1)能量轉(zhuǎn)化效率高。其單電池由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑，質(zhì)子交換膜為電解質(zhì)。 流場的功能是：引導反應氣流動方向，確保反應氣均勻分配到電極的各處流場，經(jīng)電極擴散層到達催化層參與電化學反應。 集流板又稱雙極板，是電池的重要部件之一， 集流板的 作用是：分隔反應氣體，收集電流，將各個單電池串聯(lián)起來和通過流場為反應氣體進入電極及水的排出提供通道。膜電極 (MEA)是通過熱壓將陰極、陽極與質(zhì)子交換膜復合在一起而形成的。質(zhì)子交換膜燃料電池電極是一種多孔氣體擴散電極，一般由擴散層和催化層構(gòu)成。主要有鉑系和非鉑系兩類，目前多采用鉑催化劑。它不只是一種將陽極的燃料與陰極的氧化劑隔開的隔膜材料，它還是電解質(zhì)和電極活性物質(zhì) (電催化劑 )的基底，即兼有隔膜和電解質(zhì)的作用；另外， PEM還是一種選擇透過性膜，在質(zhì)子交換膜的高分子結(jié)構(gòu)中，含有多種離子基團，它只允許 H+穿過，其他離子、氣體及液體均不能通過。部分氧化重整將燃料與氧相結(jié)合制氫，并生成一氧化碳。蒸氣重整是一個化學過程，其中，氫通過碳氫化合物燃料和高溫水蒸氣之間的化學反應生成。蒸氣重整是目前使用最廣泛的制氫方式。重整器使用的原料可以是天然氣、汽油、柴油等各種烴類，以及甲醇、酒精等各種醇類燃料。 l，儲氫 目前使用比較廣泛的儲氫技術(shù)有高壓儲氫、液態(tài)儲氫和儲氫材料儲氫。氫是燃料電池的主要燃料，氫的安全十分重要，其安全系統(tǒng)由氫氣探測器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及滅火設備等構(gòu)成。燃料電池控制系統(tǒng)的作用主要包括電池系統(tǒng)的啟動與停工；維持電池系統(tǒng)穩(wěn)定運行的各操作參數(shù)的控制；對電池運行狀態(tài)進行監(jiān)測、判斷等。電力系統(tǒng)是將燃料電池發(fā)出的直流電變?yōu)檫m合用戶使用的電。對 PEMFC而言，應控制在 80℃ ，因此需要及時將電池生成熱帶走，否則會發(fā)生過熱，燒壞電解質(zhì)膜。由于質(zhì)子交換膜燃料電池中質(zhì)子是以水合離子狀態(tài)進行傳導的，所以燃料電池需要有水，水少會影響電解質(zhì)膜的質(zhì)子傳導特性，從而影響電池的性能。發(fā)電系統(tǒng)是指燃料電池本身，它將燃料和氧化劑中的化學能直接變成電能，而不需要經(jīng)過燃燒的過程，它是一個電化學裝置。氧化劑系統(tǒng)主要給燃料電池提供氧氣。 (1)燃料供應系統(tǒng)。 2．燃料電池的缺點 (1)燃料種類單一 (2)要求高質(zhì)量的密封 (3)價格高 (4)需要配備輔助電池系統(tǒng) . 三、 燃料電池 燃料電池系統(tǒng) 燃料電池實際上不是“電池”，而是一個大的發(fā)電系統(tǒng)。 (3)無振動和噪聲、壽命長。 (1)