新能源汽车课件氢气汽车教学PPT.ppt

1、 氢气汽车 一、概述一、概述 氢气的氢气的优点：优点：热值高、能源转化率高（热值高、能源转化率高（4040以上），续驶里程以上），续驶里程可与汽油车相当。可与汽油车相当。洁净无污染，噪声低，氢作为代用燃料，其燃烧洁净无污染，噪声低，氢作为代用燃料，其燃烧产物既没有产物既没有HCHC、COCO和炭烟等污染物，也没有造成温室效和炭烟等污染物，也没有造成温室效应的应的CO2CO2，惟一的有害排放物是，惟一的有害排放物是NOxNOx，因此氢是理想的清，因此氢是理想的清洁燃料，对于汽油发动机只需稍加改造，就可燃烧氢气。洁燃料，对于汽油发动机只需稍加改造，就可燃烧氢气。所以有人认为未来的燃料是氢气，氢气燃

2、料汽车是将来所以有人认为未来的燃料是氢气，氢气燃料汽车是将来最有希望的交通工具。最有希望的交通工具。1氢气的来源氢气的来源2 2氢的制备氢的制备3 3氢气的理化性质氢气的理化性质4 4氢气的携带方式及氢气汽车类型氢气的携带方式及氢气汽车类型1 1氢气的来源氢气的来源 氢气的来源主要是从水中通过裂解制取，或氢气的来源主要是从水中通过裂解制取，或者来源于各种工业副产品。者来源于各种工业副产品。它既可以借助化工技术从煤、天然气等化石能它既可以借助化工技术从煤、天然气等化石能源制取，也可利用电能、风能、太阳能、水能、源制取，也可利用电能、风能、太阳能、水能、地热能、核能等能源均能转化为氢气。地热能、核

3、能等能源均能转化为氢气。据统计，我国在合成氨工业中氢的年回收量可据统计，我国在合成氨工业中氢的年回收量可达达1414108m3108m3；在氯碱工业中有；在氯碱工业中有8787106m3106m3的氢可的氢可供回收利用。此外，在冶金工业、发酵制酒厂及供回收利用。此外，在冶金工业、发酵制酒厂及丁醇溶剂厂等生产过程中都有大量氢可回收。上丁醇溶剂厂等生产过程中都有大量氢可回收。上述各类工业副产氢的可回收总量，可达述各类工业副产氢的可回收总量，可达1515亿亿m3m3以以上。上。2 2氢的制备氢的制备两类：两类：一是从矿物燃料及水制氢，需要耗较多的一是从矿物燃料及水制氢，需要耗较多的能，从而要利用可再

4、生能如太阳能、水能、风能，从而要利用可再生能如太阳能、水能、风能及核能等制氢；能及核能等制氢；另一类就是利用微生物及纳米技术，利用多另一类就是利用微生物及纳米技术，利用多种生物质及微生物制氢，这也可以认为是传统种生物质及微生物制氢，这也可以认为是传统与现代制氢的两大类方法。与现代制氢的两大类方法。（1 1）矿物燃料制氢）矿物燃料制氢 1 1）天然气制氢：）天然气制氢：当前主要制氢法是将水蒸气与天然气在当前主要制氢法是将水蒸气与天然气在650700650700及镍基催化剂作用下，生产出及镍基催化剂作用下，生产出H H2 2及及COCO2 2的的混合气，总反应式如下：混合气，总反应式如下：2 2）

5、由煤制氢：）由煤制氢：煤的种类很多，其组成也不一样，可用煤的种类很多，其组成也不一样，可用CH0.8CH0.8表示其平均成分。在高温下由煤制氢的反应式如表示其平均成分。在高温下由煤制氢的反应式如下：下：3 3）由渣油制氢：）由渣油制氢：用用CH1.8CH1.8表示渣油的组分，总反应式：表示渣油的组分，总反应式：（2 2）水制氢）水制氢 1 1）电解水制氢：）电解水制氢：当向安装正、负电极的电解槽通低压电流时，当向安装正、负电极的电解槽通低压电流时，则在正极产生氧，而在负极产生氢。则在正极产生氧，而在负极产生氢。2 2）热化学法及混合法：）热化学法及混合法：热化学法就是在高温热化学法就是在高温(

6、2500(2500以上以上)下，把水直下，把水直接裂解为氢和氧。接裂解为氢和氧。3 3）光解法制氢）光解法制氢 ：这是在研究中的新方法。光解法制氢是在光这是在研究中的新方法。光解法制氢是在光催化剂的作用下，利用光能将水分解氢和氧，其催化剂的作用下，利用光能将水分解氢和氧，其反应可以下列总式表示：反应可以下列总式表示：3 3氢气的理化性质氢气的理化性质（1 1）氢气在常温、常压下是无色、无味、无毒的气体，）氢气在常温、常压下是无色、无味、无毒的气体，其分子式是其分子式是H2H2。氢气的组成决定了其理化性能。氢气的组成决定了其理化性能。（2 2）最轻最轻：氢气的分子量等于：氢气的分子量等于2 2，

7、其密度仅为空，其密度仅为空气的气的1/14.51/14.5。（3 3）沸点最低沸点最低：氢的沸点为：氢的沸点为-252.8-252.8，属超低，属超低温。温。（4 4）理论混合比最大理论混合比最大：氢的理论混合比为：氢的理论混合比为34.4834.48（5 5）质量低热值最大：氢的质量低热值为）质量低热值最大：氢的质量低热值为119.9MJ/kg 119.9MJ/kg（6 6）分子变更系数最小分子变更系数最小：氢是上列燃料中，燃烧：氢是上列燃料中，燃烧后的分子数比燃烧前少的惟一燃料，故分子变更后的分子数比燃烧前少的惟一燃料，故分子变更系数最小，等于系数最小，等于0.85210.8521（7 7

8、）不含碳的燃料不含碳的燃料，废气中的主要成分是燃烧后，废气中的主要成分是燃烧后的生成物的生成物H2OH2O、空气中的、空气中的N2N2，燃烧后空气中剩余，燃烧后空气中剩余的的O2O2以及在高温下生成的以及在高温下生成的NOxNOx没有汽油及柴油车没有汽油及柴油车所排出的所排出的COCO、HCHC以及微粒、铅、硫等有害物质，以及微粒、铅、硫等有害物质，不会诱发光化学烟雾，也没有导致地球温室效应不会诱发光化学烟雾，也没有导致地球温室效应的的CO2 CO2。（8 8）容积系数最小容积系数最小：氢相对于汽油的容积系数为：氢相对于汽油的容积系数为32103210。（9 9）自燃点高自燃点高：氢的自燃点为

9、：氢的自燃点为400400，比汽油、，比汽油、柴油和二甲醚的高。柴油和二甲醚的高。（1010）火焰传播速度火焰传播速度为为4.85m/s4.85m/s，比汽油的，比汽油的0.83m/s0.83m/s高很多高很多；氢是气态燃料，混合气形成质；氢是气态燃料，混合气形成质量好、分配均匀，加之火焰传播速度高，允许量好、分配均匀，加之火焰传播速度高，允许采采用较稀的混合气用较稀的混合气；氢的自燃温度比汽油高，辛烷；氢的自燃温度比汽油高，辛烷值高，允许有较高的压缩比。这些因素都使得燃值高，允许有较高的压缩比。这些因素都使得燃氢时，氢时，热效率较高，燃料消耗率较低热效率较高，燃料消耗率较低。（1111）容积

10、系数太小，加上沸点低，决定了氢比）容积系数太小，加上沸点低，决定了氢比其他燃料的其他燃料的储带难度都要大。储带难度都要大。4 4氢气的携带方式及氢气汽车类型氢气的携带方式及氢气汽车类型（1 1）压缩氢汽车）压缩氢汽车（2 2）液化氢汽车）液化氢汽车（3 3）吸附氢汽车）吸附氢汽车（1 1）压缩氢汽车）压缩氢汽车 氢气以氢气以202025MPa25MPa的压力储存于高压容器中。的压力储存于高压容器中。工作时经降压、计量和混合后进入气缸，也可以工作时经降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸。直接喷入气缸。（2 2）液化氢汽车）液化氢汽车 液化氢汽车是指以液态携带氢的氢燃料汽车，液化氢汽车是

11、指以液态携带氢的氢燃料汽车，工作时液态氢经升温、降压和计量，然后直接喷工作时液态氢经升温、降压和计量，然后直接喷入气缸，或在机外混合后进入气缸。一般是直接入气缸，或在机外混合后进入气缸。一般是直接喷入气缸。喷入气缸。液态氢缺点：液态氢容器必须耐液态氢缺点：液态氢容器必须耐-253-253下的超低温、下的超低温、材料要求很高、管道及阀门要求有极高的绝热能力及耐低材料要求很高、管道及阀门要求有极高的绝热能力及耐低温能力、液体氢是很难密封的，各接头处还必须非常密封。温能力、液体氢是很难密封的，各接头处还必须非常密封。（3 3）吸附氢汽车）吸附氢汽车 吸附氢汽车是指以金属氢化物或碳纳米管携吸附氢汽车是

12、指以金属氢化物或碳纳米管携带氢的氢燃料汽车，工作时，储存于金属氢化物带氢的氢燃料汽车，工作时，储存于金属氢化物或碳纳米管中的氢释放出来直接喷入气缸，或在或碳纳米管中的氢释放出来直接喷入气缸，或在机外与空气混合后进入气缸。机外与空气混合后进入气缸。二、氢气燃料汽车的应用二、氢气燃料汽车的应用1 1氢气燃料汽车的发展现状氢气燃料汽车的发展现状2 2动力性动力性 动力性较差，这意味着氢燃料发动机的功率、动力性较差，这意味着氢燃料发动机的功率、转矩和氢燃料汽车的爬坡能力、加速能力较差，转矩和氢燃料汽车的爬坡能力、加速能力较差，最高车速较低。最高车速较低。3 3排放性排放性 氢完全燃烧的产物只有氢完全燃

13、烧的产物只有H2OH2O这么一种无害的这么一种无害的物质，实际上由于空气参与燃烧，空气中的氮物质，实际上由于空气参与燃烧，空气中的氮在燃烧的高温下会生成在燃烧的高温下会生成NOxNOx在废气中还会含有未在废气中还会含有未参与燃烧的参与燃烧的N2N2和剩余的和剩余的O2O2，以及没有来得及燃，以及没有来得及燃烧的烧的H2H2。4 4氢气汽车的使用安全氢气汽车的使用安全（1 1）氢燃料更为安全的方面的优点：）氢燃料更为安全的方面的优点：1 1）氢的自燃温度高，若无高温火源，一般不）氢的自燃温度高，若无高温火源，一般不会着火；会着火；2 2）氢的密度小，扩散系数大，即使发生泄漏，）氢的密度小，扩散系

14、数大，即使发生泄漏，也会很快扩散到空气中去。因此，在开放空间，也会很快扩散到空气中去。因此，在开放空间，氢几乎不会着火燃烧；氢几乎不会着火燃烧；3 3）石油及煤燃烧时，均发出强烈的红色辐射）石油及煤燃烧时，均发出强烈的红色辐射热，而氢火焰为无色，且辐射十分微弱，除上方热，而氢火焰为无色，且辐射十分微弱，除上方外，其下方或侧面的高温危险区十分狭窄。外，其下方或侧面的高温危险区十分狭窄。（2 2）氢燃料具有的危险性的缺点：）氢燃料具有的危险性的缺点：1 1）氢点燃所需的点火能量很低，因此能被高）氢点燃所需的点火能量很低，因此能被高温炽热点点燃；温炽热点点燃；2 2）氢的着火界限很宽广，即使是极为稀薄的）氢的着火界限很宽广，即使是极为稀薄的氢空气混合气，也能被点燃着火；氢空气混合气，也能被点燃着火；3 3）氢能从很窄的缝隙中泄漏出来。）氢能从很窄的缝隙中泄漏出来。思考题1 1、了解生物柴油汽车、二甲醚汽车、应用现状、发展趋、了解生物柴油汽车、二甲醚汽车、应用现状、发展趋势。势。2 2、氢气汽车燃料特性是什么？、氢气汽车燃料特性是什么？