版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
一,燃料電池汽車的特點(diǎn)燃料電池汽車是電動(dòng)汽車的一種,其電池的能■是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用,而不是經(jīng)過燃燒,直接變成電能的。 燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2~3倍,因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面,燃料電池汽車是一種理想的車輛。燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。?有些車輛直接攜帶著純氫燃料:?另外一些車輛有可能裝有燃料重整器,能將烴類燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。單個(gè)的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組,以便獲得必需的動(dòng)力,滿足車輛使用的要求。與傳統(tǒng)汽車相比,燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn):1、零排放或近似零排放。2、減少了機(jī)油泄露帶來的污染。3、降低了溫室氣體的排放。4、 提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。5、 提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率。6、 運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲。二燃料電池的工作原理與主要優(yōu)缺點(diǎn)1,燃料電池的工作原理燃料電池的原理,二jt.■.■l、1.氫氣和氯氣分別從兩極接近催化劑薄膜PEM燃料電池的原理 之1.氫氣和氯氣分別從兩極接近催化劑薄膜2.氫氣左催化劑薄膜姓失去電子變成氫離子?即原子。3魘子穿過催化制薄膘直接到達(dá)陰極電子從外圍的回路到達(dá)陰極 電子和氯分予結(jié)合生林高子 ^ 籃色和桔黃色為催化劑€氧離于向制蜘薄胰燭移 綠色為質(zhì)子膜,只有度子才能穿迫動(dòng)7.您薄腕處和氫高子結(jié)合生成水?ttARlEJia1:Pti-BM>-主妾性能-燃料電池單■云:0.5—1V產(chǎn)生的電yit:0.3-1-主妾性能-燃料電池單■云:0.5—1V產(chǎn)生的電yit:0.3-1Acm2堂元功率:。3-Q.5W/cm2神*險(xiǎn)MM1:一,■-?牛X^rvvimo^^ja-qCT":Z- rtiWi-jSifrc-S*^,1M 弟C3su由的garv仲歸>4■妙t迎MI.■*s湖臥exf加pv^fE *rigtc*rtternj .srwvnva%a^-i^ss^KWiaian.Q.御rlfrfiirc-tirtij眄So*ir,*i*rirdintiau柚也Xgns.rii包 pH*a¥?:》>*■$*rtgtcfrtixnaitr抑.srmirrriik*ia^4PEM燃料電池的原理?租一攜內(nèi)燃機(jī)淋比燃料電池的栽率有很大的提蜀E5toE5to35%&30to+SQ%
—CP
L勘* 睇Wfik -arw^iTlrr-apciw-ewti3.n 叫女gWw,fiaM Stsauggn?F 加.'*iriioexi:啊|mm*S仰林■,WW皿alrljtacntKrFjio<*毗抻.KrwrnMik^! 如zwbon-個(gè)燃料電池的例子*HAIB>HM.Ffe*--rvvSdvmdirrbaaoia-中11&掉ri>Yi血WSifgWw,fwyflMp+Cnolg-ijTiC33UCff^fWIBTgj(^cax?u.Wiriiof用|>?4<Ed^pc^al, alriqtccnlKgitf十研抑.sranin-rtk^imJ2、燃料電池的主要優(yōu)點(diǎn)與存在的問題:.燃料電池的主要優(yōu)點(diǎn):.特有的燃料效率高、比能量大、比功率大■供電時(shí)間長(zhǎng)、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高,噪聲低及不產(chǎn)生有害排放物靦2等優(yōu)點(diǎn)正在El引起世界各國(guó)的注意。與內(nèi)燃機(jī)汽車相比,氫燃料電池電動(dòng)汽車有害氣體的排放量減少99%,CO2的生成量減少75%,電池能量轉(zhuǎn)換效率約為內(nèi)燃機(jī)效率的2.5倍。這種電池將有可能成為繼內(nèi)燃機(jī)之后的汽車最佳動(dòng)力源之一。El燃料電池目前存在的問題:燃料電池技術(shù)雖已取得快速發(fā)展,但要使其裝載使用達(dá)到規(guī)模,仍有_些難題需要解決:氫的制取,儲(chǔ)存及攜帶危險(xiǎn)性大、成本高,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資大等。當(dāng)前研究和開發(fā)工作的重點(diǎn)是降低成本和開發(fā)大規(guī)模制造工藝。直接供氫的FCEV推廣普及的^^是^S的供^和^存.為了保證直接供氫的FCEV用氫的需要,必須建造氫站,這就增大了直接供氫的FCEV商品化和推廣普及的難度,因此,世界上各大汽車公司紛紛推出了通過燃料重整反應(yīng)制取氫氣的技術(shù),可使用多種碳?xì)淙剂?包括醇類燃料,天然氣等。目前,通過重整反應(yīng)利用甲醇制取氫氣的技術(shù)已十分成熟,甲醇為液體燃料,攜帶方便,提高了燃料電池電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程,且燃料能量的利用率可達(dá)70%-90%,大大高于熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。隨著燃料電池的體積功率和質(zhì)量功率的逐步提高,生產(chǎn)成本的不斷降低,制造材料和工藝的進(jìn)一步改進(jìn)和完善,以燃料電池作動(dòng)力的汽車將會(huì)得到廣泛使用。三.燃料電池的類型燃料電池按燃料狀態(tài)分為液體型和氣體型2種:按工作溫度分為:?低溫型(低于200X)?中溫型(200-750X)?高溫型(高于750°C)。按電解質(zhì)類型不同分,常有這幾種:堿性燃料電池俯€)磷酸燃料電池叩。熔融碳酸鹽燃料電池伽「€)體氧化物燃料電池所€)^子交^膜燃料?^(PEMFC)?O1.^子交?膜燃料?^(PEMFC)^子交??^?^(PEMFC)采用可傳導(dǎo)離子的聚合膜作為電解質(zhì),所以也叫聚合物電解質(zhì)燃料電池庭「^子交??^?^(PEMFC)采用可傳導(dǎo)離子的聚合膜作為電解質(zhì),所以也叫聚合物電解質(zhì)燃料電池庭「6或固體聚合物電解質(zhì)燃料電池例「。,或固體體聚合物燃料電池㈣。固體PEMFC電池以鉑(昭為電極催化劑,純氫為燃料,空氣或氧為劑,它的最大特點(diǎn)是可以在室溫條件下啟動(dòng),工作溫度一般為23-100。無腐蝕問題(純水體系),電池壽命長(zhǎng)(10年以上),工作電流密度高(通常幾百mA/cm2,高時(shí)可達(dá)幾A/cm2),比功率高(超過200W/kg),比能量高(超過200Wh/kg)。⑴PEMFC的構(gòu)成及工作原理PEMFC的基本構(gòu)成為:電池本體、輔助系統(tǒng)(包括燃料及氧化劑的循環(huán)回路,濕度、溫度及壓力的監(jiān)控,產(chǎn)物水的輸出及熱交換裝置等)和燃料及氧化劑的儲(chǔ)存(或制造)系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中,還有電池的安全系統(tǒng)和功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。電池本體(或稱電池堆)由若干個(gè)單體電池串聯(lián)、并聯(lián)或混合形式聯(lián)結(jié)而成;每個(gè)電池單體又由離子交換膜、電極(陽極和陰極)和帶有氣流通道的集流板組成。集流板包括陽極板和陰極板。集流板的功能是導(dǎo)入反應(yīng)氣體,即氫氣和氧氣,并移走電池反應(yīng)產(chǎn)物,同時(shí)起密封保護(hù)作用?,F(xiàn)在集流板的制造技術(shù)已經(jīng)很成熟,可以用精密銑床在石板上加工溝槽實(shí)現(xiàn)。在電池內(nèi)部,兩電極被電解質(zhì)分開,集流板分別位于兩電極外側(cè)。電池工作時(shí),燃料由陽極集流板供給到陽極,在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),并向外電路放出電子;氧化劑通過陰極集流板供給到陰極,在陰極處從外電路獲得電子,發(fā)生還原反應(yīng);電子通過外電路由陽極流向陰極,電池內(nèi)部電荷載體的傳導(dǎo)借助電解質(zhì)來完成。這樣,內(nèi)外電路一起構(gòu)成閉合回路,完成化學(xué)能向電能的直接轉(zhuǎn)化。(2)PEMFC的關(guān)鍵構(gòu)件①PEMFC的聚合物電解質(zhì)。聚合物電解質(zhì)膜片除了維持離子充電外,還分別通過陽極和陰極使氧化劑和燃料分開。PEMFC的聚合物電解質(zhì)主體--離子交換膜(IEM)是PEMFC的核心。PEMFC中的IEM與一般的化學(xué)電源隔膜有很大的不同,主要表現(xiàn)在它的功能是作為電解質(zhì)和電極活性物質(zhì)的基底以及能選擇透過質(zhì)子,而不是像普通膜那樣呈多孔性。聚合物電解質(zhì)膜片對(duì)質(zhì)子的傳導(dǎo)性與吸入的水量成正比,因此,為了使PEMFC能可靠地進(jìn)行工作,電池中的燃料流和氧化劑流必須“濕化”,即聚合膜必須完全成為水合物,可以利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水和加濕的氣體燃料中的水分。聚合膜脫水會(huì)導(dǎo)致電阻大幅度上升。在電池的燃料側(cè),必須保持高的局部水壓,因?yàn)槊總€(gè)離子從陽極移動(dòng)到陰極通過膜時(shí),都載著水作為水合層,在陽極這些水必須不斷得到補(bǔ)充,這就必須將工作溫度限定在100°C以下。很薄的聚合物電解質(zhì)膜片有利于水從陰極向陽極擴(kuò)散。離子交換膜(IEM)研究主要面臨的問題有:①膜的厚度設(shè)計(jì)時(shí),若厚度太厚,那么導(dǎo)致膜的電阻增大,從而降低膜的導(dǎo)電性能;太薄又容易引起氫氣的泄漏和膜的破環(huán);?提高IEM的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能:③降低膜的造價(jià);④發(fā)展高溫聚合物(150-2000,這樣的溫度會(huì)降低電極對(duì)CO中毒的靈敏性,緩解水對(duì)質(zhì)子傳導(dǎo),水平衡問題的影響程度,并且在較高的溫度條件下,廢熱可回收利用,提高PEMFC的效率。②電極催化劑。在PEMFC中,鉑是最好的電極催化劑。由于這種電池是在低溫條件下工作的,因此,提高催化劑的活性,防止電極催化劑中毒很重要。早期的PEMFC要充填2-4mg/cm2的鈾,近年來,隨著對(duì)催化劑的研究,充填數(shù)量已減少1-2個(gè)數(shù)■級(jí)。當(dāng)PEMFC的燃料不是純H2時(shí),它必須與烴類重整置匹配使用,碳?xì)淙剂现茪涞闹卣磻?yīng)需要在200-250^之間的溫度下進(jìn)行,而制的氫中總會(huì)有少量的CO,易引起鉑催化劑的中毒。若CO體積分?jǐn)?shù)超過2x10-5,那么燃料電池的效率與壽命都會(huì)降低。在酸性電解質(zhì)中,CO優(yōu)先被吸附于鉑上,妨礙了H2與催化劑表面的接觸。吸附作用與溫度成反比,即溫度越低,吸附作用越強(qiáng)。CO過量會(huì)破壞離子交換膜的性能。一種減少CO中毒的方法是在燃料中加入少量氧,用于氧化吸收CO,然后生產(chǎn)CO2;另一種方法是使用合成催化劑,例如Ru/Pt合金,Ru氧化而成的RuO2或Ru(OH)2在表面氧化CO。此外,對(duì)于以甲醇為燃料的PEMFC電池,重整裝置應(yīng)有一個(gè)預(yù)氧化器,以便用數(shù)量得到精確控制的空氣來氧化CO,從而減少來自重整反應(yīng)器的CO,使之達(dá)到密度為106的可容忍程度。這對(duì)運(yùn)輸行業(yè)來說是可行的。電極結(jié)構(gòu)。電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和制造工藝是是PEMFC的關(guān)鍵技術(shù),它決定了PEMFC的工作性能和適用性。早期的PEMFC中,鉑被沉積在聚合物膜片上,這些電極具有很厚的鉑涂層(42mg/cm2)。后來,由于采用氣體-擴(kuò)散電極,在碳上涂混有聚四氯乙烯的鉑,使鉑的用量大大降低。目前,在PEMFC中,一般在電極內(nèi)浸入全氟磺酸,并與膜熱壓合,這就是所謂的三合一工藝,這種工藝可以減少接觸電阻,為離子提供合適的通道。由于全氟磺酸樹脂的價(jià)格是很昂貴的,所以研究工作主要是提高膜的使用效率,降低其成本,提高其可靠性。輔助系統(tǒng)。燃料電池的可靠運(yùn)行,除需要上述一些關(guān)鍵系統(tǒng)外,尚需氫氣和氧氣的回路系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。相對(duì)而言,輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造難度較小,但也要考慮與其他系統(tǒng)的配套。從總體來看,PEMFC是一個(gè)極為復(fù)雜的機(jī)電、液氣兩相控制系統(tǒng),它不僅涉及到電化學(xué)反應(yīng),而且涉及了機(jī)械和電子控制,技術(shù)難度大。目前,PEMFC電池組正在加速發(fā)展,幾年前主要是解決質(zhì)量比能低和在汽車上的攜帶問題。當(dāng)前要解決的問題主要是成本與C
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 志愿者社區(qū)培訓(xùn)制度
- 傳染病疫情防控培訓(xùn)制度
- 餐飲培訓(xùn)會(huì)場(chǎng)紀(jì)律制度
- 單位內(nèi)部學(xué)習(xí)培訓(xùn)制度
- 藥學(xué)專業(yè)培訓(xùn)及考核制度
- 易班培訓(xùn)外聯(lián)部規(guī)章制度
- 公司宣傳培訓(xùn)制度
- 專家培訓(xùn)需求調(diào)查制度
- 超市衛(wèi)生教育培訓(xùn)制度
- 河北省婦聯(lián)培訓(xùn)制度
- 特種工安全崗前培訓(xùn)課件
- 新疆維吾爾自治區(qū)普通高中2026屆高二上數(shù)學(xué)期末監(jiān)測(cè)試題含解析
- 2026屆福建省三明市第一中學(xué)高三上學(xué)期12月月考?xì)v史試題(含答案)
- 2026年遼寧金融職業(yè)學(xué)院?jiǎn)握新殬I(yè)技能測(cè)試題庫附答案解析
- (正式版)DB51∕T 3342-2025 《爐灶用合成液體燃料經(jīng)營(yíng)管理規(guī)范》
- 2026北京海淀初三上學(xué)期期末語文試卷和答案
- 2024-2025學(xué)年北京市東城區(qū)五年級(jí)(上)期末語文試題(含答案)
- 人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
- 2025學(xué)年度人教PEP五年級(jí)英語上冊(cè)期末模擬考試試卷(含答案含聽力原文)
- 【10篇】新部編五年級(jí)上冊(cè)語文課內(nèi)外閱讀理解專項(xiàng)練習(xí)題及答案
- 全國(guó)中學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽試題及答案
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論