新能源(氢能源)汽车浅析:氢燃料发动机,燃料电池发动机

2019-03-30      2790 次浏览

利用氢能源的汽车,当下所谓的新能源(氢能源)汽车,其实有两种,一种是氢燃料发动机,另一种是燃料电池发动机。

采用的纯氢燃料发动机和掺氢燃料发动机均属于氢燃料发动机,通过对当前的汽油发动机进行相应的改装,进而能够燃用氢气。有着较强的实用性,氢气不仅能够进入到气管当中和空气进行预混,同时也能够直接喷进到气缸当中,形成混合气。缺点:氢燃料着火温度较高,并且传播速度非常的快,因此氢燃料发动机也就会出现早燃烧、回火以及排放偏高。

而另外一种燃料电池发动机,才是重点。早在2002年,中科院就启动了一个非常重要的研究项目,那就是“大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术”。其优点如下:

1.氢气有益于能源安全。因为氢可以通过各种一次能源来获取,包括各种可再生能源,由于这个原因,氢气可以作为石油的替代品。

2.氢气有益于环境,它生产和使用过程中,不会产生对人体健康有害的物质,有益于减少温室气体的排放。

3.氢可以带来经济性的增长,通过提供就业机会,促进工作发展,投资机会,创造一个可持续发展的、安全的能源供应。

质子交换膜燃料电池:由许多个电池单体组成。每个电池单体又由两块双极板、一块绝缘板、两块附有催化层的兼做气体扩散层的电极、一块质子交换膜构成。

燃料电池的基本原理是:利用加在相对电极间的电解质使燃料氢和氧化剂氧解离成电子和离子,通过两极间的电解质使离子分离、相对极移动,并把解离的电子引导到外部回路,产生电流。具体为:氢气在阳极催化剂的作用下,氢分子解离为带正电的氢离子并释放出带负电的电子,氢离子穿过质子交换膜到达阴极,电子通过外电路到达阴极,电子在外电路形成电流,通过连接可向负载输出电能。在电池另一端,氧气在阴极催化剂作用下,氧与氢离子及电子发生反应生成水。

说到这里,肯定有人提出疑问到底燃料电池与蓄电池会有什么区别?

1.燃料电池和蓄电池都是发生化学反应产生电流。它们的燃料存储方式不同。燃料电池是将燃料贮存于电池的外部,因而,只需要不断的向电极提供燃料;蓄电池中的化学能是存储在电池的正负极,因此存储容量有限。所以说,燃料电池是一种能量转换的装置,在工作时只要有燃料的输入,就会有电能的产出。蓄电池只是一种能量储存装置,必须先将电能储存到蓄电池中,在工作时才能通过蓄电池释放出电能,而不是产生电能,这是燃料电池与普通电池本质的区别。

2.燃料电池的技术性能一旦确定后,它所能够产生的电能只和燃料的供应有关,只要供给燃料就可以产生电能,其放电特性是连续进行的。蓄电池的技术性能确定后,只能在其额定范围内输出电能,而且必须是重复充电后才可能重复使用,其放电特性是间断进行的。

3.燃料电池发电不受卡诺循环限制,它直接将化学能转换为电能,不经过热交换过程。因此,燃料电池比传统的蒸汽循环发电机具有更有效的电能转换技术。燃料电池发电效率为40%~60%,主要取决于电解质,而且燃料电池的效率通常与容量无关,也就是说,一个小的燃料电池电站的效率可能大于大电站。蓄电池本身具有接近80%的发电效率,然而,原燃料经电池转换为交流电后的整个系统效率减少到30%以下。这是因为电能转换时发生了能量损失。燃料电池发电系统在满负荷时具有很高的电能转换效率。即使负载减小,转换效率仍然很高。

4.燃料电池本体的质量和体积并不大,但燃料电池需要一套燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备,才能获得氢气,而这些燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备的质量和体积远远超过燃料电池本身。普通蓄电池没有其他辅助设备,在技术性能确定后,不论是充满电还是放完电,蓄电池的质量和体积基本不变。

5.燃料电池比蓄电池更适合做太阳能发电系统的辅助发电系统。燃料电池不会对环境造成任何有害影响,蓄电池需要特别小心处理预防有毒物质分散,所有商用的电池或者发展中的发电系统的应用都包含有有害或者有毒物质,例如铅、镉、钠、硫磺、溴等等。由于蓄电池没有明显的废品回收价值,必须以有害废物对待,正确处置废电池是一个问题。

2019年两会期间,《政府工作报告》进行了修改,推动消费稳定增长部分补充了“推动充电、加氢等设施建设”等若干项内容。发展氢能源是实现节能减排的必然选择。利好上市公司有美锦能源、南都电源、道氏技术、富瑞特装、雪人股份、茂化实华。

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