燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)
中國電池網(wǎng) 電動(dòng)車商情網(wǎng) 俠名 電動(dòng)車維修 2004-10-9
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1、 燃料電池的優(yōu)點(diǎn) 1) 節(jié)能、轉(zhuǎn)換效率高、不需要石油燃料 a) 除用汽油重整產(chǎn)生氫氣外，其他（甲醇、碳?xì)浠衔锏龋┤剂匣静挥檬腿剂稀?BR> 由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到車輪的綜合效率，內(nèi)燃機(jī)汽車為11％左右。以氫氣為燃料的FCEV實(shí)際效率達(dá)到50％～70％；用甲醇為燃料，經(jīng)過重整產(chǎn)生氫氣FCEV，實(shí)際效率達(dá)到34％�？梢姡現(xiàn)CEV的實(shí)際效率大大高于內(nèi)燃機(jī)汽車。 b) 內(nèi)燃機(jī)在額定功率附近才有最高效率，而在部分功率輸出條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，效率迅速降低。 燃料電池在額定功率下的效率可以達(dá)到60％，而在部分功率輸出條件下運(yùn)轉(zhuǎn)效率可以達(dá)到70％，在過載功率輸出條件下運(yùn)轉(zhuǎn)效率可以達(dá)到50～55％。高效率隨功率變化的范圍很寬，在低功率下運(yùn)轉(zhuǎn)下率高，特別適合于汽車動(dòng)力性能的要求。 c) 內(nèi)燃機(jī)過載能力低，在過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易"熄火"。 燃料電池短時(shí)間的過載能力，可以達(dá)到額定功率的200％，非常適合汽車在加速和爬坡時(shí)動(dòng)力性能的特征。 綜上幾點(diǎn)，燃料電池的節(jié)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過內(nèi)燃機(jī)，而且穩(wěn)定性和可靠性高于內(nèi)燃機(jī)。 2) 排放達(dá)到零污染 內(nèi)燃機(jī)排放廢氣中的有害氣體，對環(huán)境造成的污染是內(nèi)燃機(jī)汽車的致命缺點(diǎn)，盡管采取了各種各樣的機(jī)內(nèi)和機(jī)外的技術(shù)措施，只能是達(dá)到"低污染"的水平，由于內(nèi)燃機(jī)汽車的數(shù)量龐大，即使是"低污染"也給地球環(huán)境帶來巨大影響。用氫氣作為燃料的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)主要生成物質(zhì)為水，屬于"零污染"。用碳?xì)浠衔镒鳛槿剂系娜剂想姵匕l(fā)動(dòng)機(jī)主要生成物質(zhì)為水、二氧化碳和一氧化碳等，屬于"超低污染"。出于對地球環(huán)境保護(hù)的要求和謀求新的能源，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是比較理想的動(dòng)力裝置，并有可能逐漸取代石油作為車輛的主要能源。 3) 車輛性能接近內(nèi)燃機(jī)汽車 內(nèi)燃機(jī)的比功率約為300W/kg，目前燃料電池本體的比功率為700 W/kg，功率密度1000W/L。如果包括燃料電池的重整器、凈化器和附屬裝置在內(nèi)，比功率為300～350 W/kg，功率密度280W/L。在能量方面燃料電池與內(nèi)燃機(jī)相接近，因此其動(dòng)力性能可以達(dá)到內(nèi)燃機(jī)汽車的水平。 4) 結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行平穩(wěn) a) 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換是在靜態(tài)下完成，結(jié)構(gòu)件構(gòu)造簡單。加工精度要求比內(nèi)燃機(jī)低得多。特別是質(zhì)子交換膜燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率高，能夠在80℃得低溫條件下起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)件的耐熱性能要求也不高。結(jié)構(gòu)件大多數(shù)為板狀和管件，沒有運(yùn)動(dòng)零部件和各種摩擦副，沒有因零部件磨損引起的故障，維修、保養(yǎng)方便。 b) 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)由多個(gè)單體燃料電池串聯(lián)組成，可以配置成各種不同規(guī)格的系列燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)組，可以裝配在不同用途和不同型號(hào)的車輛上。在車輛上可以根據(jù)車輛的軸荷分配車輛有效空間的利用等具體情況，靈活、機(jī)動(dòng)地進(jìn)行總布置。 c) 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，噪聲小、振動(dòng)小、散熱系統(tǒng)比內(nèi)燃機(jī)簡單得多、熱管理系統(tǒng)也更加簡單；產(chǎn)出物不需要進(jìn)行凈化和消聲處理，整個(gè)燃料電池系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)管理。 2、 燃料電池的缺點(diǎn) 1) 燃料種類單一 目前，不論是液態(tài)氫、氣態(tài)氫、儲(chǔ)氫金屬儲(chǔ)存的氫，還有碳水化合物經(jīng)過重整后轉(zhuǎn)換的氫是燃料電池的唯一燃料。氫氣的產(chǎn)生、儲(chǔ)存、保管、運(yùn)輸(Tran Sport)和灌裝或重整，都比較復(fù)雜，對安全性要求很高。但燃料種類的單一性，可以建立標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的供給系統(tǒng)。 2) 要求高質(zhì)量的密封 燃料電池的單體電池所能產(chǎn)生的電壓約為1V，不同種類的燃料電池的單體電池所能產(chǎn)生的電壓略有不同。通常將多個(gè)單體電池按使用電壓和電流的要求組合成為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)組，在組合時(shí)，單體電池間的電極連接時(shí)，必須要有嚴(yán)格的密封，因?yàn)槊芊獠涣嫉娜剂想姵�，氫氣�?huì)泄漏到燃料電池的外面，降低了氫的利用率并嚴(yán)重影響燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，還會(huì)引起氫氣燃燒事故。由于要求嚴(yán)格的密封，使得燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的制造工藝很復(fù)雜，并給使用和維護(hù)帶來很多困難。 3) 比功率還要進(jìn)一步提高 內(nèi)燃機(jī)的比功率約為300W/kg，以氫為燃料的燃料電池比功率約為300～350W/kg，功率密度為280W/L。甲醇經(jīng)過重整產(chǎn)生的氫為燃料的燃料電池綜合功率密度（包括重整器質(zhì)量）降低到220W/L。為了滿足FCEV動(dòng)力性能的要求，需要進(jìn)一步提高燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的比功率。 4) 造價(jià)太高 目前質(zhì)子交換膜燃料電池是最有發(fā)展前途的燃料電池之一，但質(zhì)子交換膜燃料電池需要用貴金屬鉑（Pt）作為催化劑，其使用量要求達(dá)到0.1～0.2mg/cm3，目前用量要求達(dá)到0.5mg/cm3，距離要求還較遠(yuǎn)。而且鉑（Pt）在反應(yīng)過程中受CO 的作用會(huì)"中毒"而失效。鉑（Pt）的使用和鉑（Pt）的失效使質(zhì)子交換膜燃料電池的造價(jià)持高不下。 5) 需要配備輔助電池系統(tǒng) 燃料電池可以持續(xù)發(fā)電，但不能充電和回收FCEV再生制動(dòng)的反饋能量。通常在FCEV上還要增加輔助電池，來儲(chǔ)存燃料電池富裕的電能和在FCEV減速時(shí)接受再生制動(dòng)時(shí)的能量。 |
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