产品名称: 燃料电池汽车有哪些_燃料电池汽车分类_优缺点
上架时间: 2020-10-17
详细介绍

  燃料电池汽车(FCV)是一种用车载燃料电池装备发作的电力行动动力的汽车。车载燃料电池装备所行使的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所取得的高含氢重整气。与平常的电动汽车比拟,其动力方面的分歧正在于FCV用的电力来自车载燃料电池装备,电动汽车所用的电力来自正在电网充电的蓄电池。于是,FCV的环节是燃料电池。

  燃料电池是一种不燃烧燃料而直接以电化学反映办法将燃料的化学能转化为电能的高效发电装备。发电的根基道理是:电池的阳极(燃料极)输入氢气(燃料),氢分子(H2)正在阳极催化剂功用下被离解成为氢离子(H+)和电子(e-),H+穿过燃料电池的电解质层向阴极(氧化极)倾向运动,e-因通只是电解质层而由一个外部电途流向阴极;正在电池阴极输入氧气(O2),氧气正在阴极催化剂功用下离解成为氧原子(O),与通过外部电途流向阴极的e-和燃料穿过电解质的H+连合天生牢固构造的水(H2O),杀青电化学反映放出热量。这种电化学反映与氢气正在氧气中产生的激烈燃烧反映是十足分歧的,只须阳极一直输入氢气,阴极一直输入氧气,电化学反映就会接二连三地实行下去,e-就会一直通过外部电途活动造成电流,从而接二连三地向汽车供给电力。与古代的导电体切割磁力线的回希望械发电道理也十足分歧,这种电化学反映属于一种没有物体运动就得回电力的静态发电办法。所以,燃料电池具有用率高、噪音低、无污染物排出等好处,这确保了FCV成为真正意旨上的高效、洁净汽车。

  为满意汽车的行使哀求,车用燃料电池还务必具有高比能量、低事业温度、起动疾、无暴露等特点,正在繁众类型的燃料电池中,质子互换膜燃料电池(PEMFC)十足具备这些特点,因此FCV所行使的燃料电池都是PEMFC。

  燃料电池汽车的事业道理是,行动燃料的氢正在汽车搭载的燃料电池中,与大气中的氧气产生氧化还原化学反映,发作出电能来鼓动电动机事业,由电动机鼓动汽车中的呆滞传动构造,进而鼓动汽车的前桥(或后桥)等行走呆滞构造事业,从而驱动电动汽车进取。

  7焦点部件燃料电池。燃料电池的反映结果会发作极少的二氧化碳和氮氧化物,副产物紧要发作水,于是被称为绿色新型环保汽车。燃料电池汽车是电动汽车的一种,其焦点部件燃料电池。通过氢气和氧气的化学功用,而不是原委燃烧,直接酿成电能动力。

  燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径取得。有些车辆直接带领着纯氢燃料,别的少许车辆有或者装有燃料重整器,能将烃类燃料转化为富氢气体。单个的燃料电池务必连合成燃料电池组,以便得回必定的动力,满意车辆行使的哀求。下图为燃料电池汽车的燃料电池本体示贪图。

  与古代汽车比拟,燃料电池汽车与古代的内燃机驱动汽车正在构制及动力传输等方面的分歧,为汽车的集体策画提出了新的哀求。古代内燃机汽车的策动机----变速器动力总成正在燃料电池汽车中不复存正在,取而代之的是燃料电池反映堆、蓄电池、氢气罐、电动机、DC/DC转化器等装备。而制动编制和悬架也相应转移。于是,遵循燃料电池汽车自己特征,正在策画时,应作相应的转移和订正。燃料电池汽车具有以下好处:

  燃料电池动力总成包含:氢气罐总成、蓄电池总成、燃料电池堆总成、动力输出编制总成等。此中,储氢罐平常安顿于底盘的中部,或后排座椅的下方空间(古代内燃机轿车的油箱处所),将氢气罐疏散存储。除了燃料电池动力总成外,对汽车制动总成、前后悬架总成及轮胎等方面也应作相应的调剂和测试。万分是跟着轮毂电机技能的发达,使燃料电池汽车正在电动机的安顿有了新的选取,增大了汽车内部空间。而各电动轮的驱动力也可直接操纵,提升恶毒途面条款下汽车的行使职能。底盘安插应把绝大无数的负载匀称分拨正在底盘的前后端,消重车辆的总体重心,使轿车具有优异的操控职能,并改观车辆的集体和平性。

  燃料电池汽车的动力编制平常由质子互换膜燃料电池、蓄电池、电机和编制操纵装备构成。燃料电池所天生的电能原委DC/DC转换器、DC/AC逆变器等的变换,鼓动电机的运转,将电能转化为呆滞能,为汽车供给动力。正在少许环节部件,如质子互换膜燃料电池和蓄电池等,其热特点及传热性子与古代汽车有着很大的分歧,为燃料电池汽车的水、热经管提出了新的目的和哀求。

  与古代汽车无别,电子操纵正在燃料电池汽车的发达中也将起着越来越首要的功用。汽车的各类垄断编制都邑向着电子化和电动化的倾向发达,完毕“线操控”,即用导线替代呆滞传动机构,如“导线制动”、“导线V动力电源已满意不了汽车上一共电气编制的须要,42V汽车电气编制新规范的践诺,将会使汽车电器零

  部件的策画和构造产生宏大的改革,呆滞式继电器、熔丝式维护电途也将随之舍弃。同时,燃料电池的特点有其自己的特征:

  c.从入手下手输出电压、电流到逐步进入牢固状况,中断正在过渡带范畴内的动态反适时间较长。恰是因为以上特征,大无数电器和电机难以适合其电压特点,因此务必和DC/DC变换器和DC/AC逆变器配合行使,须要对燃料电池编制实行洪量的功率调整以包管电压的牢固。

  (1)当燃料电池的输出功率大于汽车的须要时,众余的功率可对蓄电池实行充电,正在动力编制起动时蓄电池可能给辅助编制供给电源;

  (2)当燃料电池的功率不行满意汽车加快、爬坡时,蓄电池可供给附加功率,配合燃料电池协同行使。

  因此,车辆可采用42V的辅助电源独立刻为各类电子、电气装备供给电能。因为燃料电池汽车较之古代内燃机汽车正在驱动办法上有着实质的区别,因此正在底盘安插、水热经管、电子操纵等诸众方面的策画也有着很大的分歧。

  燃料电池车是电动车的一种,其电池的能量是通过氢气和氧气的化学功用,而不是原委燃烧,直接酿成电能的。燃料电池的化学反映流程不会发作无益产品,于是燃料电池车辆是无污染汽车,燃料电池的能量转换功用比内燃机要高2~3倍,于是从能源的行使和处境维护方面,燃料电池汽车是一种理念的车辆。

  ①零排放或近似零排放,绿色环保。燃料电池电动汽车正在实质上是一种零排放汽车,燃料电池没有燃烧流程,若以纯氢作燃料,通过电化学的方式,将氢和氧连合,天生物是洁净的水;采用其他富氢有机化合物用车载重整器制氢行动燃料电池的燃料,天生物除水以外还或者有少量的C02,但其排放量比内燃机要少得众,且没有其他污染排放(如氧化氮、氧化硫、碳氢化物或微粒)题目,迫近零排放。与古代汽车比拟既节减了机油暴露带来的水污染,又消重了温室气体的排放。

  ②能量转换功用高,俭省能源。燃料电池的能量转换功用极高。燃料电池没有活塞或涡轮等呆滞部件及中心合头,欠亨过热机流程,不受热力轮回(卡诺轮回)限定,故能量转换功用高,燃料电池的化学能转换功用正在外面上可达100%,实践功用已达60%~80%,是浅显内燃机热功用的2~3倍(汽油机和柴油机汽车整车功用差异为16%-18%和22%~24%)。于是,从俭省能源的角度来看,燃料电池汽车显明优于行使内燃机的浅显汽车。

  ③燃料众样化,优化了能源打发构造。燃料电池所行使的氢燃料来历通俗,自然界中,氢能洪量存储正在水中,可采用水领悟制氢,也可能从可再生能源得回,可取自自然气、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃料来历的众样化有利于能源供应和平和行使现有的交通根柢办法(如加油站等)。燃料电池不依赖石油燃料,各类可再生能源可能转化为氢能加以有用行使,节减了对石油资源的依赖,优化了交通能源的组成。

  ④续驶里程长,职能优于其他电池的电动汽车。采用燃料电池发电编制行动能量源,治服了纯电动汽车续驶里程短的过错,其长途行驶才能及动力性依然迫近于古代汽车。燃料电池汽车可能车载发电,只须带上足够的燃料,它可能把咱们送到任何念去的地方。燃料电池电动汽车正在本钱和集体职能上(万分是行程和增加燃料期间上)显明优于其他电池的电动汽车。

  ⑤过载才能强。燃料电池除了正在较宽的事业范周内具有较高的事业功用外,其短时过载才能可达额定功率的200%或更大,更适合于汽车的加快、爬坡等工况.燃料电池的短时过载才能可达200%的额定功率。

  ⑥运转稳固、低噪声燃料电池属于静态能量转换装备,除了氛围压缩机和冷却编制以外无其他运动部件,于是与内燃机汽车比拟,解脱了马达的轰鸣,运转流程中噪声和振动都较小。

  ①燃料电池汽车的创筑本钱和行使本钱过高。限制燃料电池汽车扩充使用的最大成分之一是燃料电池的坐褥本钱从来居高不下。奈何消重燃料电池的坐褥本钱成为燃料电池汽车适用化的环节。据美邦能源部测算,目前燃料电池的坐褥本钱已降为500美元/kN。专家计算,唯有当燃料电池的坐褥本钱降至50美元/kW的水准智力为消费者所承受.也即是说.当一台80kW的汽车用燃料电池的本钱降到目前汽油策动机的3500美元的代价时,智力成立强壮的商场效益。从商场经济学角度讲,高本钱很难杀青商场化扩充,而无法完毕商场化就不或者大范畴批量坐褥,进而本钱就无法降下来,最终导致本钱与贩卖的恶性轮回。

  另一方面,燃料电池汽车的行使本钱过也高,氢气的售价并不低价,于是燃料电池车的运转本钱并不令人乐观。目前由燃料电池发电编制供给lkWh电能的本钱远高于各类动力电池,这从一个侧面反应了行动汽车动力源,燃料电池又有相当远的隔绝。

  ②启动期间长,编制抗震才能还需提升。采用氢气为燃料的FCEV启动期间平常须要抢先3min,而采用甲醇或者汽油重整技能的FCEV则长达lOmin,比起内燃机汽车启动的期间长得众,影响其机动职能。其余,当FCEV受到振动或者攻击时,各类管道的联贯和密封的牢靠性须要进一步的提升,以提防暴露,消重功用,紧要时激励和平事情。

  ③经济且无污染地获取纯氢燃料还存正在技能难点。通过重整或改质技能转化古代的化石燃料获取纯氢自然气,不光要打发洪量的能量,况且并没有从基础上解脱对化石能的依赖,也没有从基础上祛除对处境的污染。自然界中,氢能洪量存储正在水中,固然取之不尽,但直接行使热领悟或是电解的法子从水中制氢明确不划算。于是无数科学家都将眼神转向了行使太阳能,然则还存正在很众技能膺惩。目前,他们正正在实行太阳能领悟水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等方面的考虑。唯有到了能以再生职能源低价地坐褥出氢燃料,氢燃料电池民用汽车的燃料题目才算得回了基础性治理。

  ④氢燃料电池汽车燃料的供应又有洪量的技能题目有待治理。平常氢能以三种状况存储和运输:高压气态、液态和氢化物样式。用常用的压缩气体罐蓄积的氢,只可供燃料电池汽车行驶150km,续驶里程太短,还不如蓄电池驱动的汽车。因为氢气是最小的分子,很容易形成暴露。哪怕是微量的暴露,都有或者形成很是恐怖的后果。而正在-253℃的条款下蓄积液氢的深度制冷技能目前还很不可熟.就环球来说,目前不妨加液氢的加氢站也没有几家。值得欣慰的是,储氢资料的开辟已获得了必定的希望。

  ⑤供应燃料辅助装备繁杂,且质地和体积较大正在以甲醇或者汽油为燃料的FCEV中,经重整器出来的“粗氢气”含有使催化剂“中毒”失效的少量无益气体,务必采用相应的净妆扮备实行照料,添加结束构和工艺的繁杂性,并使编制变得笨重。目前众数采用氢气燃料的FCEV,因须要高压、低温和防护的特种蓄积罐,导致体积强大,也给FCEV的行使带来了很众未便。

  ⑥罕睹金属铂金Pt被洪量使用也限制着燃料电池电动汽车的扩充使用。罕睹金属铂金行动燃料电池必不成少的反映催化剂,遵照现有燃料电池对铂金的打发量,地球上一共的铂金储量都用来筑制车用燃料电池,也只可满意几百万辆车的需求。

  ⑦加氢站等根柢汇集办法筑筑简直为零,目前环球范畴内进入行使的加氢站仅有100众家,且大局限是用于实习用处的。借使说技能和本钱是科研机构和企业通过勤勉可能自行治理的题目,那么相应的配套办法筑筑则不是举一人之力可能杀青的,须要邦度计谋、财富链条、根柢办法筑筑等众方面的计算,并实时同意完满的行业规范和类型加氢站等根柢办法筑筑,既涉及都会计划、交通、电力等题目,又要治理投资和规划者的得益题目,同时还要有用治理加氢的焦点技能和联合规范等题目。对待有必定行驶区间的公交车而言,这个题目或者容易治理,然则对待私家车而言要治理这些题目就任重而道远了。

  正在碱性燃料电池(AFC)中,氢氧化钾(KOH)水溶液行动电解液。与其他少许酸性电解液的燃料电池比拟,碱性电解液具有与酸性电解液雷同好的职能,况且还能大大节减对电极的腐化。碱性燃料电池正在实践使用上依然有很长一段期间。其发电功用高达60%。碱性燃料电池须要纯氢行动燃料而且还要正在低温(约80℃)条款下事业,所以适合正在汽车上使用。电池发作的余热可用于加热,但因为其温度不敷高,而不行发作蒸汽,于是不行实行热电联产。

  质子互换膜(PEM)燃料电池行使固态电解质并正在低温(约80℃)条款下事业。Nafion膜是-种固态荟萃物电解质的类型例子,于是这种燃料电池也被称为固体荟萃物膜燃料电池。质子互换膜燃料电池的发电功用低于碱性电池(大约40%)。然则其坚忍耐用和构造纯洁的特征使该类型的燃料电池相当适合汽车行使。质子互换膜燃料电池和碱性燃料电池是目前正在汽车使用中所酌量的两个类型。质子互换膜燃料电池的好处正在于它们所需的燃料氢气纯度没有碱性燃料电池所需的氢气纯度高。

  直接甲醇燃料电池(DMFC)是考虑车用甲醇燃料和订正燃料电池供氢办法的协同成绩。直接甲醇燃料电池事业道理和质子互换膜燃料电池雷同,分歧的是其事业温度范畴提升到90~120℃,正在此温度范畴,甲醇能从其内部转换成氢。直接甲酵燃料电池的发电功用相当低,正在30%旁边。目前正正在寻找更好的电催化剂,以改观甲醇的发电功用并节减发电所需的氧度量,于是该类型的燃料电池仍处于策画研发阶段。

  磷酸燃料电池(PAFC)是最早的燃料电池类型,其原型可追溯到燃料电池观念的提出阶段。该类电池的电解液是磷酸,事业温度约为200℃,这使其不妨实行必定水准的热电联产,起发电功用比拟理念,正在40%旁边,这品种型的电池因为其体积过于笨重而不对用于道途运输车辆的使用,但其较高的发电功用可使用于固定式发电装备。

  熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),最初是直接从600℃的煤炭中研发取得的,正在阴极上须要供应CO或C02,阳极上须要供应氢。这种燃料电池行使碳酸盐行动电解液,其发电功用可高达50%,而且众余的热量可用于热电联产,以提升发电功用。因为事业正在高温条款下,熔融碳酸盐燃料电池不太适合车辆使用,但可能用于固定发电。

  固体氧化物燃料电池(SOFC,ITSOFC)行使固体离子导体行动电解质,而不是行使溶液或者荟萃物,云云可节减腐化题目。然而要使陶瓷中离子具有足够的导电性,编制务必事业正在相当高的温度条款下。正在最初策画时,行使氧化牢固钇氧化行动电解液,事业温度高达1000℃。正在寻找合用于较低温度下电解液资料的流程中,发觉了“中温固体氧化物燃料电池”。这种燃料电池发电功用高达50%~60%,余热也可用于热电联产。尽量目前该种燃料电池并不适合正在汽车上使用,但它是固定式发电使用的最佳选取。

  公司主营汽车产物及零配件,其大中型客车的商场拥有率高。同时公司从来悉力于新能源客车的研发,09年头,公司研制的新一代氢燃料电池都会客车正在姑苏下线方针十一五攻合项目:节能与新能源汽车”--氢燃料都会客车研发项目获得新打破。

  正在2015上海车展前,上汽集团与媒体实行了前瞻技能分享会,提前对即将正在车展显现的两款“他日汽车”实行了预热。除了制势众时的智能汽车,上汽集团还掷出了别的一枚重磅炸弹第四代荣威950插电式燃料电池车。该车可完毕400众公里的续航里程,160公里的最高时速。

  新颖汽车2014年2月份入手下手正在韩邦投产ix35氢燃料电池车,成为环球首家推出量产版氢燃料电池车的车企,该车型正在欧洲等商场以ix35的名称实行贩卖。

  新颖选取ix35这款车衍生出燃料电池车并量产,局限来由是由于该车的古代车型颇受接待。正在燃料电池版ix35中,工程师确保燃料电池堆、储氢罐、电池和动力总成的环节编制不会对车辆的可用性形成影响。

  车中采用了功率为100千瓦的燃料电池堆为一台功率为100千瓦的电动机供给能量,电机可供给的峰值扭矩到达300牛米,约合221磅英尺,0-62英里/时加快期间为12.5秒,最高时速可达100英里/时,其行驶里程则为369英里,约合594公里。储氢罐中可存放5.6千克氢气,也即是每千克氢燃料可支撑汽车行驶106公里。经筹划,一千克氢燃料约相当于3.7升汽油的能量含量,那么,该车的燃效约为28.6(106/3.7=28.6)千克/升。

  丰田行动油电混动规模的率领者此次带来了采用氢燃料电池行动动力能源的车型。与其他洁净能源分歧,用氢气转化为电能驱动的汽车尾气近为对处境无害的水蒸气。该车将正在2014岁晚承受预订,并于2015年正式发售。

  分歧于特斯拉旗下的电动车,丰田该款汽车采用的不是插电式充电,取而代之的是加氢的办法。液氢出席储罐中,与氛围产生反映发作水的同时发作电能,电能被输送给车辆的电动机,从而驱动汽车。

  本田Clarity氢燃料电池轿车日前正在东京车展上宣告,该车是现款FCXClarity车型的升级版。本田公司暗示,该车将于2016年3月份正在日本上市,同时也将正在美邦上市。美版将正在本年的洛杉矶车展上宣告。

  雪佛兰Equinox的燃料电池组由440块串联电池构成,电力输出可达93千瓦,正在车载73千瓦(100马力)同步电动机的协同驱动下,0-100公里/小时的加快只须12秒,而这款先驱车型的最高时速可达每小时160公里。

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