简述燃料电池电动汽车的优势和面临的问题?

   2022-09-04 21:54:36 网络790
核心提示:(1)优点。与传统汽车、纯电动汽车技术相比,燃料电池电动汽车具有以下优点:①零排放或近似零排放,绿色环保。燃料电池电动汽车在本质上是一种零排放汽车,燃料电池没有燃烧过程,若以纯氢作燃料,通过电化学的方法,将氢和氧结合,生成物是清洁的水;采用

简述燃料电池电动汽车的优势和面临的问题?

(1)优点。与传统汽车、纯电动汽车技术相比,燃料电池电动汽车具有以下优点:①零排放或近似零排放,绿色环保。燃料电池电动汽车在本质上是一种零排放汽车,燃料电池没有燃烧过程,若以纯氢作燃料,通过电化学的方法,将氢和氧结合,生成物是清洁的水;采用其他富氢有机化合物用车载重整器制氢作为燃料电池的燃料,生成物除水之外还可能有少量的C02,但其排放量比内燃机要少得多,且没有其他污染排放(如氧化氮、氧化硫、碳氢化物或微粒)问题,接近零排放。与传统汽车相比既减少了机油泄漏带来的水污染,又降低了温室气体的排放。②能量转换效率高,节约能源。燃料电池的能量转换效率极高。燃料电池没有活塞或涡轮等机械部件及中间环节,不经历热机过程,不受热力循环(卡诺循环)限制,故能量转换效率高,燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%,实际效率已达60%~80%,是普通内燃机热效率的2~3倍(汽油机和柴油机汽车整车效率分别为16%-18%和22%~24%)。因此,从节约能源的角度来看,燃料电池汽车明显优于使用内燃机的普通汽车。③燃料多样化,优化了能源消耗结构。燃料电池所使用的氢燃料来源广泛,自然界中,氢能大量存储在水中,可采用水分解制氢,也可以从可再生能源获得,可取自天然气、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃料来源的多样化有利于能源供应安全和利用现有的交通基础设施(如加油站等)。燃料电池不依赖石油燃料,各种可再生能源可以转化为氢能加以有效利用,减少了对石油资源的依赖,优化了交通能源的构成。④续驶里程长,性能优于其他电池的电动汽车。采用燃料电池发电系统作为能量源,克服了纯电动汽车续驶里程短的缺点,其长途行驶能力及动力性已经接近于传统汽车。燃料电池汽车可以车载发电,只要带上足够的燃料,它可以把我们送到任何想去的地方。燃料电池电动汽车在成本和整体性能上(特别是行程和补充燃料时间上)明显优于其他电池的电动汽车。⑤过载能力强。燃料电池除了在较宽的工作范周内具有较高的工作效率外,其短时过载能力可达额定功率的200%或更大,更适合于汽车的加速、爬坡等工况.燃料电池的短时过载能力可达200%的额定功率。⑥运行平稳、低噪声 燃料电池属于静态能量转换装置,除了空气压缩机和冷却系统以外无其他运动部件,因此与内燃机汽车相比,摆脱了马达的轰鸣,运行过程中噪声和振动都较小。(2)缺点。汽车业界普遍认同的一个观点是,燃料电池技术是内燃机技术最好的替代物,代表了汽车未来的发展方向。但如果将发展燃料电池汽车的几个制约因素考虑进来,则会发现燃料电池汽车目前和今后一段时间尚不具备商业化的条件。①燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高。制约燃料电池汽车推广应用的最大因素之一是燃料电池的生产成本一直居高不下。如何降低燃料电池的生产成本成为燃料电池汽车实用化的关键。据美国能源部测算,目前燃料电池的生产成本已降为500美元/kN。专家估计,只有当燃料电池的生产成本降至50美元/kW的水平才能为消费者所接受.也就是说.当一台80kW的汽车用燃料电池的成本降到目前汽油发动机的3500美元的价格时,才能创造巨大的市场效益。从市场经济学角度讲,高成本很难完成市场化推广,而无法实现市场化就不可能大规模批量生产,进而成本就无法降下来,最终导致成本与销售的恶性循环。另一方面,燃料电池汽车的使用成本过也高,氢气的售价并不廉价,因此燃料电池车的运行成本并不令人乐观。目前由燃料电池发电系统提供lkW·h电能的成本远高于各种动力电池,这从一个侧面反映了作为汽车动力源,燃料电池还有相当远的距离。②启动时间长,系统抗震能力还需提高。采用氢气为燃料的FCEV启动时间一般需要超过3min,而采用甲醇或者汽油重整技术的FCEV则长达lOmin,比起内燃机汽车启动的时间长得多,影响其机动性能。此外,当FCEV受到振动或者冲击时,各种管道的连接和密封的可靠性需要进一步的提高,以防止泄漏,降低效率,严重时引发安全事故。③经济且无污染地获取纯氢燃料还存在技术难点。通过重整或改质技术转化传统的化石燃料获取纯氢天然气,不仅要消耗大量的能量,而且并没有从根本上摆脱对化石能的依赖,也没有从根本上消除对环境的污染。自然界中,氢能大量存储在水中,虽然取之不尽,但直接使用热分解或是电解的办法从水中制氢显然不划算。因此多数科学家都将目光转向了利用太阳能,但是还存在许多技术障碍。目前,他们正在进行太阳能分解水制氢、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研究。只有到了能以再生性能源廉价地生产出氢燃料,氢燃料电池民用汽车的燃料问题才算获得了根本性解决。④氢燃料电池汽车燃料的供应还有大量的技术问题有待解决。通常氢能以三种状态存储和运输:高压气态、液态和氢化物形态。用常用的压缩气体罐储存的氢,只能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。由于氢气是最小的分子,很容易造成泄漏。哪怕是微量的泄漏,都有可能造成极度可怕的后果。而在-253℃的条件下储存液氢的深度制冷技术目前还很不成熟.就全球来说,目前能够加液氢的加氢站也没有几家。值得欣慰的是,储氢材料的开发已取得了一定的进展。⑤供应燃料辅助设备复杂,且质量和体积较大 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”失效的少量有害气体,必须采用相应的净化装置进行处理,增加了结构和工艺的复杂性,并使系统变得笨重。目前普遍采用氢气燃料的FCEV,因需要高压、低温和防护的特种储存罐,导致体积庞大,也给FCEV的使用带来了许多不便。⑥稀有金属铂金Pt被大量应用也制约着燃料电池电动汽车的推广应用。稀有金属铂金作为燃料电池必不可少的反应催化剂,按照现有燃料电池对铂金的消耗量,地球上所有的铂金储量都用来制作车用燃料电池,也只能满足几百万辆车的需求。⑦加氢站等基础网络设施建设几乎为零,目前全球范围内投入使用的加氢站仅有100多家,且大部分是用于实验用途的。如果说技术和成本是科研机构和企业通过努力可以自行解决的问题,那么相应的配套设施建设则不是举一人之力可以完成的,需要国家政策、产业链条、基础设施建设等多方面的准备,并及时制定完善的行业标准和规范 加氢站等基础设施建设,既涉及城市规划、交通、电力等问题,又要解决投资和经营者的获利问题,同时还要有效解决加氢的核心技术和统一标准等问题。对于有一定行驶区间的公交车而言,这个问题可能容易解决,但是对于私家车而言要解决这些问题就任重而道远了。

燃料电池电动汽车有什么特点?

什么是燃料电池电动汽车?燃料电池电动汽车是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能,并作为主要动力源驱动的汽车。

燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种,在车身、动力传动系统、控制系统等方面,燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同,主要区别在于动力电池的工作原理不同。

一般来说,燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能,电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

纯燃料电池车只有燃料电池一个动力源,汽车的所有功率附和都有燃料电池承担。燃料电池汽车多采用混合驱动形式,在燃料电池的基础上,增加了一组电池或超级电容作为另一个动力源。主要结构有:能量控制单元,空气压缩机,燃料电池堆,高压储氢瓶,动力电池组,电动机。高压储氢瓶提供燃料,动力电池组提供而外的功率,让车加速、爬坡和高速运行。

什么是燃料电池汽车?

燃料电池电动汽车是利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能,并作为主要动力源驱动的汽车。

特点

1)能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达60~80%,为内燃机的2~3倍;

2)零排放,不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水;

3)氢燃料来源广泛,可以从可再生能源获得,不依赖石油燃料

与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点:

1、零排放或近似零排放。

2、减少了机油泄漏带来的水污染。

3、降低了温室气体的排放。

4、提高了燃油经济性。

5、提高了发动机燃烧效率。

6、运行平稳、无噪声。

燃料电池汽车的工作原理是,使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中,与大气中的氧发生化学反应,产生出电能发动电动机,由电动机带动汽车中的机械传动结构,进而带动汽车的前后万向轴、后桥等行走机械结构,转动车轮驱动汽车。

核心部件燃料电池采用的能源间接来源是甲醇、天然气、汽油等烃类化学物质,通过相关的燃料重整器发生化学反应间接地提取氢元素;直接来源就是石化裂解反应提取的纯液化氢。

燃料电池的反应结果将会产生极度少的二氧化碳和氮氧化物,这类化学反应除了电能外的副产品主要产生水,因此燃料电池汽车被称为绿色的新型环保汽车。

燃料电池汽车的优缺点是什么

燃料电池汽车的工作原理是,作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中,与大气中的氧气发生氧化还原化学反应,产生出电能来带动电动机工作,由电动机带动汽车中的机械传动结构,进而带动汽车的前桥(或后桥)等行走机械结构工作,从而驱动电动汽车前进。

7核心部件燃料电池。燃料电池的反应结果会产生极少的二氧化碳和氮氧化物,副产品主要产生水,因此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,其核心部件燃料电池。通过氢气和氧气的化学作用,而不是经过燃烧,直接变成电能动力。

燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料,另外一些车辆有可能装有燃料重整器,能将烃类燃料转化为富氢气体。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组,以便获得必需的动力,满足车辆使用的要求。图2 为燃料电池汽车的燃料电池本体示意图。

与传统汽车相比,燃料电池汽车在结构和动力传输上不同于传统的内燃机驱动汽车。传统内燃机汽车的发动机和变速器动力总成在燃料电池汽车中已不再可用,但燃料电池堆、蓄电池、氢罐、电机、DC /DC转换器等设备正在取代它们。制动系统和悬架也相应改变。燃料电池电动汽车有哪些优缺点?让我们一起来看看。

燃料电池电动车优点:排放几乎为零。

电池使用的燃料是氢气和氧气,产品是清水。自身工作不产生CO和CO2,不产生硫和颗粒,不产生高温反应,不产生NO x。如果使用车载甲醇重整催化剂供应氢气,只会产生少量的一氧化碳和较少的二氧化碳。

能量转换效率

燃料电池的能量转换效率可高达60% ~ 80%,是内燃机的2 ~ 3倍。

长寿命

燃料电池本身工作无噪音、无运动、无振动,其电极仅作为化学反应的场所和导电通道,本身不参与化学反应,无损耗,使用寿命长。

燃料来源广泛

氢气燃料来源广泛,可从可再生能源中获得,不依赖石油燃料。

燃料电池有很多种,通常可以根据其工作温度、燃料类型和电解质类型进行分类。根据工作温度,燃料电池可分为高、中、低温三种类型。工作温度从常温到100℃的低温燃料电池;中温燃料电池的工作温度为100℃~ 300℃;工作温度在500℃以上是高温燃料电池。根据燃料来源,燃料电池可以分为两类。第一类是直接燃料电池,即直接使用氢气作为燃料。第二种类型是间接燃料电池,其中氢、甲烷、甲醇或其他碳氢化合物通过某种方法转化为氢或富氢混合物,以供应燃料电池。根据电解质,燃料电池大致可分为五类:①碱性燃料电池。②磷酸燃料电池。③固体氧化物燃料电池。④熔融碳酸盐燃料电池。⑤质子交换膜燃料电池。介绍了燃料电池电动汽车的缺点。目前大多数氢燃料电池的综合能量转化率远低于纯电动汽车。如果是可再生方法,效率一般低于发电。与纯电动汽车相比,这是一种能源浪费,并将增加驾驶成本。如果是化石能源产生的,马上就是副产品,永远是产生污染的生产过程的副产品;如果用电来生产氢气,一个会导致能量损失的过程将会被白白增加。单独驾驶的能耗可能不如纯电动或插电式混合动力经济环保。

氢燃料电池技术还不够成熟。

成本较高目前缺乏加氢的基础设施,而且跟充电站的建设一样,存在先有鸡还是先有蛋的困境,而且不像汽车充电起步初期可以多利用家庭设备推动普及,慢慢扩展到公共充电桩和大型快速充电站,而只能一步调到大型加氢站。早期基础设施推广阻力大,反过来造成燃料电池汽车销量难以扩大。这个是最大的硬伤。 另外燃料电池汽车如何加注发电用的燃料就是个问题。 目前,氢燃料电池车一个大问题便是如何加注氢气。即使在美国大力发展零碳排放汽车、支持加氢站建设的加利福尼亚州,情况也不容乐观。据报道,加州的燃料电池车车主经常抱怨加氢站无法工作或处于维修关闭状态,导致他们的用车困难。 今天我给大家讲的关于燃料电池电动汽车的优缺点的知识就这么多了,,大家是不是对燃料电池电动汽车的优点和缺点有了更清晰的认识呢,我很荣幸能够帮助到大家,大可以继续阅读感兴趣的文章。

@2019

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