燃料电池电动汽车课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《燃料电池电动汽车课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 燃料电池 电动汽车 课件
- 资源描述:
-
1、燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车v 燃料电池定义燃料电池定义 燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化氧化还原反应还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常规电池的区别在于,它工作时需要规电池的区别在于,它工作时需要连续不断连续不断地向电池内输入燃地向电池内输入燃料和氧化剂,只要持续供应,燃料电池就会不断提供电能。料和氧化剂,只要持续供应,燃料电池就会不断提供电能。v 燃料电池的特点燃料电池的特点 由于燃料电池能将燃料的化由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能,
2、因此,它学能直接转换为电能,因此,它没有像普通火力发电厂那样的通没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化,可避免过程中转换损形态变化,可避免过程中转换损失,达到市制发电效率失,达到市制发电效率。燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车v 燃料电池的优点燃料电池的优点 由于输出功率单位由堆的输出功率定,故机组由于输出功率单位由堆的输出功率定,故机组容量具有自容量具有自由度由度;部分负荷时也能保持高的效率;部分负荷时也能保持高的效率; 通过与燃料供给装置的组合,可适用范围的燃料;通过与燃料供给装置的组合,可适用范围的燃料; 没有没有尺寸效应尺寸效应,很小
3、的燃料电池仍具有和大尺寸相仿的效,很小的燃料电池仍具有和大尺寸相仿的效率;率; 转换转换效率高效率高,可达,可达60% 60% ; 没有运转部件,没有运转部件,噪音小噪音小; NOxNOx及及SOxSOx等的排出量少,等的排出量少,有利环保有利环保, ,若以氢为燃料,排放若以氢为燃料,排放是水,电池部分可实现是水,电池部分可实现“零排放零排放”v 燃料电池的分类燃料电池的分类 根据工作温度可分为根据工作温度可分为: :低温低温型、型、中温中温型和型和高温高温型三种。型三种。 根据电解质的种类可分为:根据电解质的种类可分为:燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车 碱性燃料电池碱性燃料电池(AFC)(A
4、FC)、磷酸燃料电池、磷酸燃料电池(PAFC)(PAFC)、熔融碳酸盐燃料、熔融碳酸盐燃料电池电池(MCFC)(MCFC)、固体氧化物燃料电池、固体氧化物燃料电池(SOFC)(SOFC)、 聚合物离子膜燃聚合物离子膜燃料电池料电池(PEMFC)(PEMFC)。 根据多电源的配置不同可分为:根据多电源的配置不同可分为:FCEVFCEV按按“多电源多电源”的配置不同,可分为的配置不同,可分为纯燃料电池驱动纯燃料电池驱动(PFCPFC)的的FCEVFCEV;燃料电池与辅助蓄电池联合驱动燃料电池与辅助蓄电池联合驱动(FC+BFC+B)的)的FCEVFCEV;燃燃料电池与超级电容联合驱动料电池与超级电容
5、联合驱动(FC+CFC+C)的)的FCEVFCEV;燃;燃料电池与辅助料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动蓄电池和超级电容联合驱动(FC+B+CFC+B+C)的)的FCEVFCEV。v 燃料电池的原理燃料电池的原理 燃料电池由燃料电池由阳极阳极、阴极阴极和离子导电的和离子导电的电解质电解质构成,其工作原构成,其工作原理与普通电化学电池类似,燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原,理与普通电化学电池类似,燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原,电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路,产生电流。电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路,产生电流。燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车燃料燃料氧化剂氧化剂阳极阳极阴极阴极电
6、电 解解 质质导电离子导电离子v 纯燃料电池驱动的纯燃料电池驱动的FCEV 纯燃料电池电动汽车只有燃料纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源,汽车的所有功率电池一个动力源,汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。负荷都由燃料电池承担。燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车v 纯燃料电池驱动的纯燃料电池驱动的FCEV 优点优点: 结结构简单构简单,便于实现系统控制和整体布置;,便于实现系统控制和整体布置; 系统系统部件少部件少,有利于整车的轻量化;,有利于整车的轻量化; 较少的部件使得整体的能较少的部件使得整体的能量传递效率高量传递效率高。缺点:缺点: 燃料电池功率大、成本高;燃料电池功率大、成本高;
7、对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求;对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求; 不不能进行制动能量回收能进行制动能量回收。 v 燃料电池与辅助蓄电池联合驱动燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV 该结构为一典型的串联式混合动力结构。在该动力系统结构中,该结构为一典型的串联式混合动力结构。在该动力系统结构中,燃料电池和蓄电池一起为驱动电机提供能量,驱动电机将电能转化燃料电池和蓄电池一起为驱动电机提供能量,驱动电机将电能转化成机械能传给传动系,从而驱动汽车前进;在汽车制动时,驱动电成机械能传给传动系,从而驱动汽车前进;在汽车制动时,驱动电机变成发电机,蓄电池将储存机变成发电机,
8、蓄电池将储存回馈回馈的能量。的能量。燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车v 燃料电池与辅助蓄电池联合驱动燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV 燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车优点:优点: 由于增加了比功率价格相对低廉得多的蓄电池组,系统对燃由于增加了比功率价格相对低廉得多的蓄电池组,系统对燃料电池的功率要求较纯燃料电池结构形式有很大的降低,从而大料电池的功率要求较纯燃料电池结构形式有很大的降低,从而大大地大地降低了整车成本降低了整车成本; 燃料电池可以在燃料电池可以在比较好的设定的工作条件比较好的设定的工作条件下工作,工作时燃下工作,工作时燃料电池的效率较高;料电池的效率较高; 系统对燃料电池的系
9、统对燃料电池的动态响应性能要求较低动态响应性能要求较低; 汽车的汽车的冷启动性能较好冷启动性能较好; 制动能量回馈制动能量回馈的采用可以回收汽车制动时的部分动能,该措的采用可以回收汽车制动时的部分动能,该措施可能会增加整车的能量效率。施可能会增加整车的能量效率。缺点:缺点: 蓄电池的使用使得整车的蓄电池的使用使得整车的质量增加质量增加,动力性和经济型受到影,动力性和经济型受到影响,这一点在能量复合型混合动力汽车上表现更为明显;响,这一点在能量复合型混合动力汽车上表现更为明显; 蓄电池充蓄电池充放电过程会有能量损耗放电过程会有能量损耗;燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车v 燃料电池与超级电容联合驱
10、动燃料电池与超级电容联合驱动FCEV 系统变得复杂,系统控制和整体系统变得复杂,系统控制和整体布置难度增加布置难度增加。 这种结构形式与燃料电池这种结构形式与燃料电池+ +蓄电池结构相似,只是把蓄电池换蓄电池结构相似,只是把蓄电池换成超级电容。成超级电容。 相对于蓄电池,超级电容相对于蓄电池,超级电容充放电效率高充放电效率高,能量损失小,比蓄,能量损失小,比蓄电池功率密度大,在电池功率密度大,在回收制动回收制动能量方面比蓄电池能量方面比蓄电池有优势有优势,循环寿,循环寿命长,但是超级电容的能量密度较小。命长,但是超级电容的能量密度较小。v 燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的燃料电池与辅助
11、蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV 燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车的动力系燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车的动力系统结构也为统结构也为串联式串联式混合动力结构。混合动力结构。 燃料电池、蓄电池和超级电容一起为驱动电机提供能量,驱燃料电池、蓄电池和超级电容一起为驱动电机提供能量,驱动电机将电能转化成机械能传给传动系,驱动汽车前进;在汽车动电机将电能转化成机械能传给传动系,驱动汽车前进;在汽车制动时,驱动电机变成发电机,蓄电池和超级电容将储存回馈的制动时,驱动电机变成发电机,蓄电池和超级电容将储存回馈的能量。能量。燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车v 燃料电池与辅助蓄电池和
12、超级电容联合驱动的燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV 燃料电池燃料电池+蓄电池十超级电容形式动力系统结构图蓄电池十超级电容形式动力系统结构图 这种结构的优点相比燃料电这种结构的优点相比燃料电池池+ +蓄电池的结构形式的蓄电池的结构形式的优点优点更更加明显,尤其是在部件效率,动加明显,尤其是在部件效率,动态特性,制动能量回馈等方面。态特性,制动能量回馈等方面。而其而其缺点缺点也一样更加明显:也一样更加明显: 增加了超级电容,系统质量增加了超级电容,系统质量将可能增加;将可能增加; 系统系统更加复杂更加复杂化,系统控制化,系统控制和整体布置的难度也随之增大。和整体布置的难度也随之增大
13、。燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车v 燃料电池电动汽车的主燃料电池电动汽车的主要不足要不足 燃料电池的比能量不低于燃料电池的比能量不低于150150200Wh /kg, 200Wh /kg, 比功率不低于比功率不低于300300400 W/kg400 W/kg。要求达到或超过美国先进电池联合体(。要求达到或超过美国先进电池联合体(USABCUSABC)所提出的电池性能和使用寿命的指标所提出的电池性能和使用寿命的指标。 可以在可以在- 20 - 20 的条件下起动和工作的条件下起动和工作, , 有可靠的安全性和密封有可靠的安全性和密封性性, , 不会发生燃料气体的结冰和燃料气体的泄漏。不会发生燃
14、料气体的结冰和燃料气体的泄漏。v 燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求 燃料电池汽车的制造成本和使用燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高成本过高 辅助设备复杂,且质量和体积较大辅助设备复杂,且质量和体积较大 起动时间长起动时间长,系统,系统抗振能力抗振能力有待进一步提高有待进一步提高 采用采用氢气氢气为燃料的为燃料的FCEVFCEV起动时间一般需要起动时间一般需要3 3分多钟分多钟,而采用,而采用甲甲醇或者汽油醇或者汽油重整技术的重整技术的FCEVFCEV则长达则长达1010多分钟多分钟,比起内燃机汽车起,比起内燃机汽车起动的时间长得多,影响其机动性能。动的
15、时间长得多,影响其机动性能。 燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车 各种结构件有足够的强度和可靠性各种结构件有足够的强度和可靠性, , 可以在负荷变化情况下可以在负荷变化情况下正常运转。并能够耐受正常运转。并能够耐受FCEVFCEV行驶时的振动和冲击。行驶时的振动和冲击。 FCEVFCEV除排放达到除排放达到零污染零污染的要求外的要求外, , 动力性能要求基本达到或动力性能要求基本达到或接近内燃机汽车的动力性能的水平接近内燃机汽车的动力性能的水平, , 性能稳定可靠。性能稳定可靠。 各种辅助技术装备的外形尺寸和辅助技术装备的质量应尽可各种辅助技术装备的外形尺寸和辅助技术装备的质量应尽可能地减小能地
16、减小, , 以符合以符合FCEVFCEV的装车要求。的装车要求。 燃料充添方便、迅速燃料充添方便、迅速, , 燃料电池能够方便地进行燃料电池能够方便地进行电极和催化电极和催化剂的更换和修理剂的更换和修理。 所配置的辅助电源所配置的辅助电源, , 应能满足提应能满足提供起动电能供起动电能和储存和储存制动反馈制动反馈电能的要求。电能的要求。 v 燃料电池系统燃料电池系统 燃料电池是燃料电池汽车发展的最关键技术之一。燃料电池燃料电池是燃料电池汽车发展的最关键技术之一。燃料电池堆技术发展趋势堆技术发展趋势可用耐久性可用耐久性、低温启动温度低温启动温度、净输出比功率净输出比功率以及以及燃料电池电动汽车燃
17、料电池电动汽车 制造成本制造成本四个要素来评判。四个要素来评判。 降低成本也是燃料电池堆研究的目标,控制成本的有效手段降低成本也是燃料电池堆研究的目标,控制成本的有效手段是减少材料费是减少材料费( (电催化剂、电解质膜、双极板等电催化剂、电解质膜、双极板等) ),降低加工费,降低加工费( (膜膜电极制作、双极板加工和系统装配等电极制作、双极板加工和系统装配等) )。v 车载储氢系统车载储氢系统 储氢技术是氢能利用走向规模化应用的关键。目前,常见的储氢技术是氢能利用走向规模化应用的关键。目前,常见的车载储氢系统有车载储氢系统有高压储氢高压储氢、低温储存液氢低温储存液氢和和金属氢化物储氢金属氢化物
18、储氢三种三种基本方案。基本方案。 如何有效减小储氢系统的质量与体积,是车载储氢技术开发如何有效减小储氢系统的质量与体积,是车载储氢技术开发的重点。一个比较的重点。一个比较理想的方案理想的方案是,采用储氢材料与高压储氢是,采用储氢材料与高压储氢复合复合的车载储氢新模式。的车载储氢新模式。(1)(1)压缩氢气压缩氢气(CHG)(CHG)燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车 将将CHGCHG装在装在2035MPa2035MPa玻璃纤维加强的铝瓶中。玻璃纤维加强的铝瓶中。 优点:质量轻、优点:质量轻、成本低成本低、技术成熟以及燃料补充迅速等。、技术成熟以及燃料补充迅速等。 缺点:缺点:体积大体积大、存在安
19、全问题。、存在安全问题。(2)液态氢液态氢 冷冻氢气至冷冻氢气至-253-253以下,形以下,形成液态氢,并储存在低温容器中。成液态氢,并储存在低温容器中。 优点:优点:体积小体积小、能量密度高、燃料补充迅速。、能量密度高、燃料补充迅速。 缺点:生产成本和销售缺点:生产成本和销售成本昂贵成本昂贵,具有挥发性等。,具有挥发性等。(3)储氢金属储氢金属 使氢气与金属镁和钒反应形成储氢金属,储氢反应是可逆的使氢气与金属镁和钒反应形成储氢金属,储氢反应是可逆的并与分解温度有关并与分解温度有关( (最高可达最高可达300)300)。 优点:优点:尺寸紧凑尺寸紧凑、使用安全等。、使用安全等。 缺点:氢气分
20、离温度高缺点:氢气分离温度高( (储氢镁分离温度储氢镁分离温度287)287)以及相对以及相对较较低的比能量低的比能量( (储氢钒比能量为储氢钒比能量为700Wh/kg)700Wh/kg)。(4)纳米材料储氢纳米材料储氢燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车 直接供氢的直接供氢的FCEV推广普及的关键是纯氢的供应和储存。为了推广普及的关键是纯氢的供应和储存。为了保证直接供氢的保证直接供氢的FCEV用氢的需要,必须建造用氢的需要,必须建造氢站氢站,这就增大了,这就增大了直接供氢的直接供氢的FCEV商品化和推广普及的难度商品化和推广普及的难度,因此,世界上各大,因此,世界上各大汽车公司纷纷推出了通过燃料
21、重整反应制取氢气的技术,可使用汽车公司纷纷推出了通过燃料重整反应制取氢气的技术,可使用多种多种碳氢燃料碳氢燃料,包括醇类燃料、天然气等。目前,通过重整反应,包括醇类燃料、天然气等。目前,通过重整反应利用利用甲醇制取氢气甲醇制取氢气的技术已十分成熟,甲醇为液体燃料,携带方的技术已十分成熟,甲醇为液体燃料,携带方便,提高了燃料电池电动汽车的续驶里程,且燃料能量的便,提高了燃料电池电动汽车的续驶里程,且燃料能量的利用率利用率可达可达70%-90%,大大高于热力发动机的效率。,大大高于热力发动机的效率。v 燃料重整反应制取氢气燃料重整反应制取氢气 v 车载车载蓄电蓄电系统系统 燃料电池电动汽车燃料电池
展开阅读全文