而燃料电池是将“燃料”和“氧气”进行“电化学反应”将化学能先转化为电能,再通过电能驱动车辆。同样都是利用“燃料”和“氧化剂”进行反应但两者有着本质的区别,在内燃机的燃烧反应中电子的运动是无序的,大量的化学能被转化为热能消耗掉了(内燃机的效率约25%)。而在燃料电池的电化学反应中电子是有序移动的(燃料电池的效率可达60%以上),后者的能量利用率更高。自古以来人类利用能源始终是从无序到有序,从不可控到可控的过程,所以若从宏观的角度思考燃料电池代替内燃机应该是一种趋势。除了广为人知的氢以外,甲醇、天然气、煤气都可以成为燃料电池所需的“燃料”,但氢燃料能量密度高、排放清洁性好,依然是较主要的发展方向。中国已经提出了发展氢能产业的倡议,积极推动氢能技术的应用和推广。四川氢能源实训室建设购买
燃料电池电堆是发动机系统的关键部件,是燃料电池发动机的动力来源,对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。电堆的主要材料包括膜电极、双极板、端板等,其中膜电极是燃料电池电堆的关键部件,对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响,膜电极又可以分为催化剂、扩散层、质子交换膜等。随着终端领域的推广,电堆产业发展快速。膜电极、双极板、质子交换膜虽然生产规模较小,但已有国产化能力。供氢系统将氢从氢气罐输送到燃料电池电堆,由空气过滤器、空气压缩机和加湿器组成的供气系统为燃料电池堆提供氧气,水热管理系统采用单独的水和冷却剂回路来消除废热和反应产物(水)。在供氢系统中,空压机是车用燃料电池发动机的“肺”,提供电堆反应所需的氧气。四川氢能源实训室建设购买氢能技术的应用面普遍,不只可以用于交通运输,还能用于制造、能源等多个领域。
氢燃料电池车,就是使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应产生电力推动电动机,由电动机驱动的车辆。氢燃料电池车通过化学作用发电产生电能,更像是一个“发电厂”。氢燃料电池车是以氢燃料电池产生的电能为电动机供电,以电动机做的功作为动力的。燃料电池工作电压迅速升高时,碳载体表面的铂催化剂会发生溶解,当工作电压降低时铂催化剂又会沉积下来,反复的电压波动带来催化剂的团聚,造成燃料电池催化剂活性表面积的下降,从而造成性能的下降。希望燃料电池的工作状态是在较高效率点附近。如下图所示,我们从氢气发电效率的角度看,希望至少是在40%以上的区域去利用,否则发电效率低。
燃料电池发动机(Fuel Cell Engines)是一种将氢气和氧气通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。其过程不涉及燃烧,无机械损耗,能量转化率高,产物只为电、热和水,运行平稳,噪音低。被称为“环保发动机”。燃料电池发动机,将氢和氧经过电化学反应将化学能转变成电能的发动机系统。一般包括燃料电池堆、气体输配和回收系统、散热和加湿系统、监测和控制系统、氢气安全系统、辅助电源、电能输出系统。可用于车辆、航空航天和水下等装置的驱动动力电源和辅助动力。目前,有5种已知的燃料电池类型。其名称与采用的相应的电解质有关。氢能技术的市场规模预计将在未来几十年内有大幅增长的趋势。
燃料电池汽车是电动汽车的一种。燃料电池发出的电,经逆变器、控制器等装置,给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求,汽车动力系统将从现在以汽油等化石燃料为主慢慢过渡到混合动力,之后将完全由清洁的燃料电池车替代。近几年来,燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。目前,燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。氢气在燃料电池等领域的应用将推动氢能技术的发展。四川氢能源实训室建设购买
生产氢气的多种方法包括水电解、化石燃料重整等。四川氢能源实训室建设购买
燃料电池车提供了与传统燃油车类似的加油体验 — 不需要充电站基础设施,而这种充电站基础设施在住宅区和高速公路沿线是很难实现的。纯电动车及其充电站基础设施的全方面商业化将对电网系统产生影响。英国国家电网预测,到2050年,电动车的电力需求将在45太瓦时左右,约占全国电力需求的10%。不同类别的燃料电池车已经开始逐步进入了原型设计和生产阶段,经过相关单位和业内人士多年的努力,现在几乎所有车辆类型都有燃料电池车的产品或原型。对于乘用车而言,燃料电池车已经可以进行商业化应用了,但由于加氢基础设施有限,且购置成本高,因而当前使用率仍较低。在商用车领域,叉车、公交车、轻型和中型卡车一直处于燃料电池商用车应用的前沿。四川氢能源实训室建设购买
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