汽車發(fā)動機(jī)概論-論文-新能源汽車-在線瀏覽
2024-08-04 21:53本頁面
【正文】 .................................................................10 日本...................................................................10 加拿大.................................................................10 中國...................................................................115 燃料電池汽車離商品化還有多遠(yuǎn)...............................................126 燃料電池汽車前景展望.......................................................131 FCEV 的結(jié)構(gòu)與工作原理 FCEV 動力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)FCEV 的外形和內(nèi)部空間等與普通汽車幾乎沒有差別，兩者不同之處主要在于動力系統(tǒng)。FCEV 動力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。 燃料電池的工作原理燃料電池是一種電化學(xué)裝置，是由正負(fù)2 個電極以及電解質(zhì)組成，其工作原理，如圖2 所示。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向陰極，用電負(fù)荷接在外部電路中。由于電解質(zhì)中離子的運(yùn)動，電極上有電荷的積累，外電路接通后有直流電通過，并可以持續(xù)。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出，燃料電池就能連續(xù)發(fā)電。 整車集成布置燃料電池汽車的整車布置除去與傳統(tǒng)汽車相同部分，還包括燃料電池堆與電機(jī)的布置，氫氣罐的安全布置以及高壓電安全隔離。目前經(jīng)過國內(nèi)外樣車試制，電池堆與電機(jī)主要采取前置方式；氫氣罐布置更多考慮汽車碰撞安全性和車輛外形結(jié)構(gòu)緊湊，多采用后置。對燃料電池的基本要求是：1）高的比能量和比功率；2）安全性好且成本低；3）對環(huán)境無危害，可回收性好。溫度高將使質(zhì)子交換膜脫水，不滿足膜的濕潤條件，其電導(dǎo)率下降，電池性能變差。溫度控制系統(tǒng)是由溫度傳感器、散熱風(fēng)扇、水箱、電熱絲和循環(huán)水泵等組成，如圖4 所示。由于電堆內(nèi)部溫度難以直接測量，所以實踐中往往利用循環(huán)水的溫度間接反映電堆內(nèi)部的溫度。循環(huán)水從電堆中經(jīng)過，通過傳導(dǎo)帶走電堆的熱量，流經(jīng)散熱片，并通過外面的冷卻風(fēng)扇來降溫。在不同情況下，通過控制每個電熱絲的閉合和斷開來實現(xiàn)。 燃料供給一般燃料電池汽車燃料為空氣和氫氣，空氣可自由獲得，經(jīng)由空氣濾清器的過濾，被高速風(fēng)機(jī)壓縮，再經(jīng)過空氣流量計的測量后到達(dá)空氣的電堆入口處。目前多采用液態(tài)儲氫，氫氣供給系統(tǒng)，如圖5 所示。瓶閥中包括高壓電磁閥、手動截止閥、安全閥、瓶內(nèi)溫度傳感器和壓力傳感器等部件。為了確保氫氣通過加注口進(jìn)入儲氣罐，在加注管道中增加一個單向閥。高壓氣體通過減壓后向燃料電池發(fā)動機(jī)提供穩(wěn)定的氫氣供應(yīng)。再生制動策略對燃料電池汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性有著直接的影響，是燃料電池汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。3 FCEV的燃料(Fuel)氫氣H2是FCEV的惟一燃料，F(xiàn)CEV采用的氫氣一種是來自地面固定的制氫系統(tǒng)，另一種是來自車載移動的制氫系統(tǒng)，當(dāng)前主要采用地面固定的制氫系統(tǒng)生產(chǎn)的氫氣作為FCEV的燃N。直接使用氫燃料可以使FCEV的輔助系統(tǒng)大大簡化，效率提高。在試驗中表明，在一定的條件下，空氣中氫氣達(dá)到一定濃度時，其危險性超過了汽油。商品化的氫氣對各個環(huán)節(jié)安全性能的要求更加嚴(yán)格。毛EFCEV上采用的氫氣有：①壓縮氫氣；②液化氫氣；③儲氫合金儲存的氫氣等。我國用普通鋼材制造的罐體氫氣壓力約為15 MPa，氫氣的質(zhì)量僅占儲存容器總質(zhì)量的1％；在國外用特制高強(qiáng)度奧氏體鋼材制造的罐體，氫氣壓力n1,12鱉2535 MPa，氫氣的質(zhì)量占總質(zhì)量的2％～6％。壓縮氫氣的容器，要求強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、質(zhì)量重，安全性差，罐裝時能耗大。不同壓力的氫氣對儲存罐的容積有不同的要求。如果壓縮氫氣的壓縮壓力為25 MPa，則需要?dú)錃夤薜娜莘e為340 L，如果壓縮氫氣的壓縮壓力為52 MPa，則需要?dú)錃夤薜娜莘e為160 L，但同類型的內(nèi)燃機(jī)汽車的汽油箱的容積僅僅70 L。在同類型的內(nèi)燃機(jī)汽車灌裝一箱汽油時，不需要特殊設(shè)備，只需要幾分鐘。液態(tài)氫氣的溫度保持在一253 oC的低溫時，可以在1 mL的容積內(nèi)儲存800 mL氫氣。高壓儲氫罐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理和維護(hù)比較困難。、活性炭、碳納米管等材料。日本所開發(fā)的鈦基吸附合金氫的儲藏量達(dá)到1 600 mL。美國ECD(Energy Conversion Devices)公司所開發(fā)的鎂基吸附合金，氫的儲藏量可達(dá)到3 500 mL。碳納米管吸附材料有較大的吸附能力，還有待進(jìn)一步開發(fā)。 氫氣燃料的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)氫氣是燃料電池最理想的燃料，純度高，在FCEV上可以直接使用，用氫氣為燃料的燃料電池系統(tǒng)設(shè)備較簡單，起動快、性能穩(wěn)定，對負(fù)荷變化的響應(yīng)快，排放為零污染，相對成本較低。按轎車或客車車型的不同，用高壓氣態(tài)氫氣，一般一次充氫的行駛里程200～250 km。．IN儲氫合金一次充氫的行駛里程可達(dá)400 km左右。 車載移動的制氫系統(tǒng)在FCEV研究和開發(fā)過程中，車載移動的制氫系統(tǒng)是用醇類或烴類經(jīng)過改質(zhì)來取氫氣。 甲醇CH3OH用天然氣為原料生產(chǎn)的甲醇，具有單一的成分和高純度，可以在較低的溫度條件下改質(zhì)為氫氣，使改質(zhì)工藝和設(shè)備簡化。 甲醇的性能甲醇在室溫和常壓下為液態(tài)，不會發(fā)生自燃、爆炸，毒性比汽油小，不會發(fā)生人身中毒現(xiàn)象。甲醇分子結(jié)構(gòu)簡單，氫一碳比例最高，沒有難以分離的碳一碳原子共價鍵，比其他醇類燃料更容易釋放氫。甲醇中不含硫，不會引起燃料電池的催化劑中毒，用甲醇為燃料的燃料電池車的燃油經(jīng)濟(jì)性比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性高2．1～2．5倍。當(dāng)前采用的改質(zhì)技術(shù)有：①蒸氣改質(zhì)技術(shù)；②局部氧化改質(zhì)技術(shù)；③廢氣改質(zhì)技術(shù)等。甲醇不易燃燒，不會發(fā)生燃燒與爆炸的危險，安全性好。c．甲醇添加速度快，不需要特殊的安全裝置，只要燃料箱有
黨政相關(guān)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1