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氫燃料電池的特點及在汽車領域的應用

 更新時間:2021-10-26    點擊量:1394

氫燃料電池是使用氫這種化學元素,制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應,把氫和氧分別供給陰極和陽極,氫通過陰極向外擴散和電解質發生反應后,放出電子通過外部的負載到達陽極。

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特點


無污染燃料電池對環境無污染。它是通過電化學反應,而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲能(蓄電池)方式--典型的傳統后備電源方案。燃燒會釋放象COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述,燃料電池只會產生水和熱。如果氫是通過可再生能源產生的(光伏電池板、風能發電等),整個循環就是*的不產生有害物質排放的過程。


無噪聲燃料電池運行安靜,噪聲大約只有55dB,相當于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內安裝,或是在室外對噪聲有限制的地方。


高效率燃料電池的發電效率可以達到50%以上,這是由燃料電池的轉換性質決定的,直接將化學能轉換為電能,不需要經過熱能和機械能(發電機)的中間變換。


區別


干電池、蓄電池是一種儲能裝置,是把電能貯存起來,需要時再釋放出來;而氫燃料電池嚴格地說是一種發電裝置,像發電廠一樣,是把化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置。另外,氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成,這是氫燃料電池的一項關鍵技術,它不僅要為氣體和電解質提供較大的接觸面,還要對電池的化學反應起催化作用。


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在汽車領域的應用


20輛中國自主研制的氫燃料電池轎車在同濟大學新能源汽車工程中心舉行赴京發車儀式,它們將在奧yun福田氫燃料電池客車會中投入運營。這20輛氫燃料電池轎車是基于大眾帕薩特領馭車型,通過改制和集成新一代燃料電池轎車動力系統平臺而成功研發出來的。它們以氫氣為能源,經氫氧化學反應生成水,真正實現*。氫燃料電池轎車加一次氫可跑300多公里,時速達每小時140~150公里。氫燃料電池轎車比同類型內燃機車重200多公斤,貴5倍以上。


氫燃料電池車的工作原理是:將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極),經過催化劑(鉑)的作用,氫原子中的一個電子被分離出來,失去電子的氫離子(質子)穿過質子交換膜,到達燃料電池陰極板(正極),而電子是不能通過質子交換膜的,這個電子,只能經外部電路,到達燃料電池陰極板,從而在外電路中產生電流。電子到達陰極板后,與氧原子和氫離子重新結合為水。由于供應給陰極板的氧,可以從空氣中獲得,因此只要不斷地給陽極板供應氫,給陰極板供應空氣,并及時把水(蒸氣)帶走,就可以不斷地提供電能。燃料電池發出的電,經逆變器、控制器等裝置,給電動機供電,再經傳動系統、驅動橋等帶動車輪轉動,就可使車輛在路上行駛。與傳統汽車相比,燃料電池車能量轉化效率高達60~80%,為內燃機的2~3倍。燃料電池的燃料是氫和氧,生成物是清潔的水,它本身工作不產生一氧化碳和二氧化碳,也沒有硫和微粒排出。因此,氫燃料電池汽車是真正意義上的*、*的車,氫燃料是玩美的汽車能源!


氫燃料電池車的優勢毋庸置疑,劣勢也是顯而易見。隨著科技的進步,曾經困擾氫燃料電池發展的諸如安全性、氫燃料的貯存技術等問題已經逐步攻克并不斷完善,然而成本問題依然是阻礙氫燃料電池車發展的大瓶頸。氫燃料電池的成本是普通汽油機的100倍,這個價格是市場所難以承受的。


據悉,這批氫燃料電池車,大輸出功率高達60千瓦,燃料消耗僅為每百公里1.2公斤氫氣,大約相當于4升93號汽油。


英國政府將大力發展氫燃料電池汽車,計劃在2030年之前使英國氫燃料電池車保有量達到160萬輛,并在2050年之前使其*達到30%-50%。政府將從2015年起實現氫燃料電池汽車本土化生產,并自行研發相關技術,另外還將建設氫燃料補給站。


目前豐田汽車公司已經將燃料電池的成本大幅降低, 整車價格控制在6.9萬美元(40萬人民幣), 可提供100KW動力輸出, 續航能力達到700公里. 并將在北美和日本本土上市, 上市時間為2015年上半年。


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