氢能汽车发动机系统设计.docx
《氢能汽车发动机系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《氢能汽车发动机系统设计.docx(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、氢能汽车氢燃料电池系统设计班级(学号) 姓名 指导教师 1,综述1.1研究意义 氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,二次能源。氢具有高挥发性、高能量,是能源载体和燃料,同时氢在工业生产中也有广泛应用。 氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。它是一种极为优越的新能源,其主要优点有:燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源,演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。氢能
2、汽车是以氢为主要能量作为移动的汽车。一般的内燃机,通常注入柴油或汽油,氢汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎,即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中,氢原子的电子被质子交换膜阻隔,通过外电路从负极传导到正极,成为电能驱动电动机;质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。这样有效减少了其他燃油的汽车造成的空气污染问题。用氢气作燃料有许多优点,首先是干净卫生,氢气燃烧后的产物是水, 不会污染环境,其次是氢气在燃烧时比汽油的发热量高。氢是可以取代石油的燃料,其燃烧产物是水和少量氮氧化合物,对空气污染很少。氢气可以从电解水、煤的气化中大量制取,而且不需要对汽车发动机进行大的改
3、装,因此氢能汽车具有广阔的应用前景。干电池、蓄电池是一种储能装置,是把电能贮存起来,需要时再释放出来;而氢燃料电池严格地说是一种发电装置,像发电厂一样,是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外,氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成,这是氢燃料电池的一项关键技术,它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面,还要对电池的化学反应起催化作用。燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应,而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述,燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等),整
4、个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。1.2研究现状在1965年,外国的科学家们就已设计出了能在马路上行驶的氢能汽车。我国也在1980年成功地造出了第一辆氢能汽车,可乘坐12人,贮存氢材料90公斤。氢能汽车行车路远,使用的寿命长,最大的优点是不污染环境。氢内燃车和氢燃料电池车不同。氢内燃车是传统汽油内燃机车的带小量改动的版本。氢内燃直接燃烧氢,不使用其他燃料或产生水蒸气排出。这些车的问题是氢燃料很快耗尽。载满氢气的油缸只能行驶数英里,很快便没能量。另一方面,各色各样的方法正在研究以减少耗用的空间,例如用液态氢或氢化物。 1807年Isaac de Rivas制造了首辆氢内燃车。可惜该设计甚
5、不成功。宝马的氢内燃车有更多的力量,比氢燃料电池车更快。宝马的氢汽车以三百公里每小时创下了氢汽车的最高速记录。万事达已在开发烧氢的转子引擎。该转子引擎反覆转动,故氢从开口在引擎内的不同部分燃烧,减少突然爆炸这个氢燃料活塞引擎的问题。 日本武藏工业大学1990年在第八届世界氢能会议上展出了一部使用液氢储罐的燃氢轿车。它由NISSAN车改装,使用一个容积100L,总重60kg的液氢罐,可以100km/h行驶,排放废气中无CO2。中国研制的燃用氢、汽油混合燃料的城市节能公共汽车正进行试验。 其他重要汽车生产商如通用汽车和DaimlerChrysler公司,投资在较慢较弱但较有效的氢燃料电池。1960
6、年代后期,Roger E. Billings制造了燃料电池的原型。在燃料电池氢汽车的发展主要有三个障碍。 首先,氢的密度很低,就算燃料以液态形式储存在低温瓶或压缩气体瓶,在那些空间能够储存的能量十分有限,而氢汽车比起其他汽车就十分受限。有些研究已经用特别结晶体来储存氢在较高密度的环境中,而且更安全。 另外一种方法是不储存氢分子,而使用氢重组器来从传统燃料如甲烷、汽油和乙醇,提取氢。很多环保分子对此想法不感兴趣,因为它依赖了化石燃料。可是,这是有效的重组程序。使用重组过的汽油或乙醇来推动燃料电池,仍比使用内燃引擎来得有效。 其次,制造在氢汽车提供电力可靠燃料电池,耗资颇高。科学家努力研究令燃料电
7、池的成本尽量便宜,同时又有足够硬度以抵受撞击和震动这些汽车的基本问题。燃料电池的设计大都脆弱,故不能在那些情况下保存。加上很多设计都需要稀有物如铂作为加速剂,令工作更顺畅,而加速剂可能污染氢的纯净度,不利氢的提供。 第三个问题是氢可作为能量的携带者而非能源。它必须从化石燃料或其他能源提取,因此引起能量的流失(因为从其他能源到氢又回到能量的转换并非百分百有效)。因为任何能源都有缺点,转换到氢会引起关于如何产生这种能源的政治决定。 最近有方法成功直接从太阳和水,透过金属的催化剂,产生了氢。这或能使从太阳能转成氢有一个便宜、直接、清洁的途径。1.3研究成果 中国在氢能汽车研发领域取得重大突破,已成功
8、开发出氢能燃料电池汽车性能样车。 目前,国内在燃料电池发动机方面已取得大功率氢空燃料电池组制备的关键技术,轿车用净输出30kW、客车用净输出60kW和100kW的燃料电池发动机,已在同济大学和清华大学燃料电池发动机测试基地分别通过了严格的测试并装车运行,燃料电池轿车已经累计运行4000多公里,燃料电池客车累计运行超过8000公里。 此前,以氢气为能源的燃料电池汽车被列入国家“863”计划,科技部投入12亿元支持燃料电池汽车和相关技术的研发。 此外,国内研发的燃料电池汽车在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均得到较大提高。国内汽车企业还开发出100多种燃气汽车,在19个城市开展了
9、推广应用;国内自主研发的纯电动汽车、混合动力汽车,也已开始示范运行。2、系统硬件设计阳极侧生成的水必须及时排除,以免将电解质溶液稀释或淹没多孔气体扩散电极由于阴极(氧电极)的极化损失要比PAFC等酸性电解质小,因而可以获得很高的电流效益。1.一氧支撑板2.一氧蜂窝(气室)3.一氧电极4石棉膜5.一氢电极6一氢蜂窝(气室)7.一氢支撑板8.一排水膜9一排水膜支撑板10.除水蜂窝(蒸发室)11.除水蜂窝板双极式AFC电池构件排置图1. 双极电池 2.双极板 3.隔板 4.电解质框 5.电流收集板 6.夹板电极由载体及催化剂层组成。用化学附着法将催化剂沉淀在载体表面,电化学反应就发生在催化剂层上。催
10、化剂层的主要成分包括,碳载体,高度分散的铂催化剂及疏水介质(如聚氯乙烯,PTFE)。催化剂层的厚度约0.1mm。高表面积的铂是目前催化剂的首选材料,而碳则是首选载体材料对于较高温度的燃料电池(MCFC,SOFC),不必用稀缺金属催化剂,而较低温度下的燃料电池(PAFC,PEMFC)则需使用贵金属催化剂来加速电化学反应。3、系统软件设计 氢能源汽车发动机循环降温及稳定使用BP神经系统解决。BP神经网络是由输入层、隐含层、输出层组成的多层前向网络。BP算法实际上是扒衣族样本输入输出问题转换成一个非线性优化问题,并通过梯度算法利用迭代运算求解全职问题的一种学习方法,具有SIGMOID非线性函数的仅含
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 汽车发动机 系统 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。