新能源汽车氢气汽车教学.pptx

氢气汽车 一、概述一、概述 氢气的氢气的优点：优点：热热值值高高、能能源源转转化化率率高高（4040以以上上），续续驶驶里里程程可与汽油车相当。可与汽油车相当。洁洁净净无无污污染染，噪噪声声低低，氢氢作作为为代代用用燃燃料料，其其燃燃烧烧产产物物既既没没有有HCHC、COCO和和炭炭烟烟等等污污染染物物，也也没没有有造造成成温温室室效效应应的的CO2CO2，惟惟一一的的有有害害排排放放物物是是NOxNOx，因因此此氢氢是是理理想想的的清清洁洁燃燃料料，对对于于汽汽油油发发动动机机只只需需稍稍加加改改造造，就就可可燃燃烧烧氢氢气气。所所以以有有人人认认为为未未来来的的燃燃料料是是氢氢气气，氢氢气气燃燃料料汽汽车车是是将将来来最有希望的交通工具。最有希望的交通工具。1氢气的来源氢气的来源2 2氢的制备氢的制备3 3氢气的理化性质氢气的理化性质4 4氢气的携带方式及氢气汽车类型氢气的携带方式及氢气汽车类型1 1氢气的来源氢气的来源 氢氢气气的的来来源源主主要要是是从从水水中中通通过过裂裂解解制制取取，或或者者来源于各种工业副产品。来源于各种工业副产品。它它既既可可以以借借助助化化工工技技术术从从煤煤、天天然然气气等等化化石石能能源源制制取取，也也可可利利用用电电能能、风风能能、太太阳阳能能、水水能能、地热能、核能等能源均能转化为氢气。地热能、核能等能源均能转化为氢气。据据统统计计，我我国国在在合合成成氨氨工工业业中中氢氢的的年年回回收收量量可可达达14108m314108m3；在在氯氯碱碱工工业业中中有有87106m387106m3的的氢氢可可供供回回收收利利用用。此此外外，在在冶冶金金工工业业、发发酵酵制制酒酒厂厂及及丁丁醇醇溶溶剂剂厂厂等等生生产产过过程程中中都都有有大大量量氢氢可可回回收收。上上述述各各类类工工业业副副产产氢氢的的可可回回收收总总量量，可可达达1515亿亿m3m3以以上。上。2 2氢的制备氢的制备两类：两类：一一是是从从矿矿物物燃燃料料及及水水制制氢氢，需需要要耗耗较较多多的的能能，从从而而要要利利用用可可再再生生能能如如太太阳阳能能、水水能能、风风能及核能等制氢；能及核能等制氢；另另一一类类就就是是利利用用微微生生物物及及纳纳米米技技术术，利利用用多多种种生生物物质质及及微微生生物物制制氢氢，这这也也可可以以认认为为是是传传统统与现代制氢的两大类方法。与现代制氢的两大类方法。（1 1）矿物燃料制氢）矿物燃料制氢 1 1）天然气制氢：）天然气制氢：当当前前主主要要制制氢氢法法是是将将水水蒸蒸气气与与天天然然气气在在650700650700及及镍镍基基催催化化剂剂作作用用下下，生生产产出出H H2 2及及COCO2 2的的混合气，总反应式如下：混合气，总反应式如下：2 2）由煤制氢：）由煤制氢：煤煤的的种种类类很很多多，其其组组成成也也不不一一样样，可可用用CH0.8CH0.8表表示其平均成分。在高温下由煤制氢的反应式如下：示其平均成分。在高温下由煤制氢的反应式如下：3 3）由渣油制氢：）由渣油制氢：用用CH1.8CH1.8表示渣油的组分，总反应式：表示渣油的组分，总反应式：（2 2）水制氢）水制氢 1 1）电解水制氢：）电解水制氢：当当向向安安装装正正、负负电电极极的的电电解解槽槽通通低低压压电电流流时时，则在正极产生氧，而在负极产生氢。则在正极产生氧，而在负极产生氢。2 2）热化学法及混合法：）热化学法及混合法：热热化化学学法法就就是是在在高高温温(2500(2500以以上上)下下，把把水水直直接裂解为氢和氧。接裂解为氢和氧。3 3）光解法制氢）光解法制氢 ：这这是是在在研研究究中中的的新新方方法法。光光解解法法制制氢氢是是在在光光催催化化剂剂的的作作用用下下，利利用用光光能能将将水水分分解解氢氢和和氧氧，其其反反应可以下列总式表示：应可以下列总式表示：3 3氢气的理化性质氢气的理化性质（1 1）氢氢气气在在常常温温、常常压压下下是是无无色色、无无味味、无无毒毒的的气气体体，其分子式是其分子式是H2H2。氢气的组成决定了其理化性能。氢气的组成决定了其理化性能。（2 2）最最轻轻：氢氢气气的的分分子子量量等等于于2 2，其其密密度度仅仅为为空空气的气的1/14.51/14.5。（3 3）沸点最低沸点最低：氢的沸点为：氢的沸点为-252.8-252.8，属超低温。，属超低温。（4 4）理论混合比最大理论混合比最大：氢的理论混合比为：氢的理论混合比为34.4834.48（5 5）质质量量低低热热值值最最大大：氢氢的的质质量量低低热热值值为为119.9MJ/kg 119.9MJ/kg（6 6）分分子子变变更更系系数数最最小小：氢氢是是上上列列燃燃料料中中，燃燃烧烧后后的的分分子子数数比比燃燃烧烧前前少少的的惟惟一一燃燃料料，故故分分子子变变更更系数最小，等于系数最小，等于0.85210.8521（7 7）不不含含碳碳的的燃燃料料，废废气气中中的的主主要要成成分分是是燃燃烧烧后后的的生生成成物物H2OH2O、空空气气中中的的N2N2，燃燃烧烧后后空空气气中中剩剩余余的的O2O2以以及及在在高高温温下下生生成成的的NOxNOx没没有有汽汽油油及及柴柴油油车车所所排排出出的的COCO、HCHC以以及及微微粒粒、铅铅、硫硫等等有有害害物物质质，不不会会诱诱发发光光化化学学烟烟雾雾，也也没没有有导导致致地地球球温温室室效效应应的的CO2 CO2。（8 8）容容积积系系数数最最小小：氢氢相相对对于于汽汽油油的的容容积积系系数数为为32103210。（9 9）自自燃燃点点高高：氢氢的的自自燃燃点点为为400400，比比汽汽油油、柴油和二甲醚的高。柴油和二甲醚的高。（1010）火火 焰焰 传传 播播 速速 度度 为为 4.85m/s4.85m/s，比比 汽汽 油油 的的0.83m/s0.83m/s高高很很多多；氢氢是是气气态态燃燃料料，混混合合气气形形成成质质量量好好、分分配配均均匀匀，加加之之火火焰焰传传播播速速度度高高，允允许许采采用用较较稀稀的的混混合合气气；氢氢的的自自燃燃温温度度比比汽汽油油高高，辛辛烷烷值值高高，允允许许有有较较高高的的压压缩缩比比。这这些些因因素素都都使使得得燃燃氢氢时，时，热效率较高，燃料消耗率较低热效率较高，燃料消耗率较低。（1111）容容积积系系数数太太小小，加加上上沸沸点点低低，决决定定了了氢氢比比其他燃料的其他燃料的储带难度都要大。储带难度都要大。4 4氢气的携带方式及氢气汽车类型氢气的携带方式及氢气汽车类型（1 1）压缩氢汽车）压缩氢汽车（2 2）液化氢汽车）液化氢汽车（3 3）吸附氢汽车）吸附氢汽车（1 1）压缩氢汽车）压缩氢汽车 氢氢气气以以202025MPa25MPa的的压压力力储储存存于于高高压压容容器器中中。工工作作时时经经降降压压、计计量量和和混混合合后后进进入入气气缸缸，也也可可以以直直接喷入气缸。接喷入气缸。（2 2）液化氢汽车）液化氢汽车 液液化化氢氢汽汽车车是是指指以以液液态态携携带带氢氢的的氢氢燃燃料料汽汽车车，工工作作时时液液态态氢氢经经升升温温、降降压压和和计计量量，然然后后直直接接喷喷入入气气缸缸，或或在在机机外外混混合合后后进进入入气气缸缸。一一般般是是直直接接喷入气缸。喷入气缸。液液态态氢氢缺缺点点：液液态态氢氢容容器器必必须须耐耐-253-253下下的的超超低低温温、材材料料要要求求很很高高、管管道道及及阀阀门门要要求求有有极极高高的的绝绝热热能能力力及及耐耐低低温能力、液体氢是很难密封的，各接头处还必须非常密封。温能力、液体氢是很难密封的，各接头处还必须非常密封。（3 3）吸附氢汽车）吸附氢汽车 吸吸附附氢氢汽汽车车是是指指以以金金属属氢氢化化物物或或碳碳纳纳米米管管携携带带氢氢的的氢氢燃燃料料汽汽车车，工工作作时时，储储存存于于金金属属氢氢化化物物或或碳碳纳纳米米管管中中的的氢氢释释放放出出来来直直接接喷喷入入气气缸缸，或或在在机外与空气混合后进入气缸。机外与空气混合后进入气缸。二、氢气燃料汽车的应用二、氢气燃料汽车的应用1 1氢气燃料汽车的发展现状氢气燃料汽车的发展现状2 2动力性动力性 动动力力性性较较差差，这这意意味味着着氢氢燃燃料料发发动动机机的的功功率率、转转矩矩和和氢氢燃燃料料汽汽车车的的爬爬坡坡能能力力、加加速速能能力力较较差差，最高车速较低。最高车速较低。3 3排放性排放性 氢氢完完全全燃燃烧烧的的产产物物只只有有H2OH2O这这么么一一种种无无害害的的物物质质，实实际际上上由由于于空空气气参参与与燃燃烧烧，空空气气中中的的氮氮在在燃燃烧烧的的高高温温下下会会生生成成NOxNOx在在废废气气中中还还会会含含有有未未参参与与燃燃烧烧的的N2N2和和剩剩余余的的O2O2，以以及及没没有有来来得得及及燃燃烧的烧的H2H2。4 4氢气汽车的使用安全氢气汽车的使用安全（1 1）氢燃料更为安全的方面的优点：）氢燃料更为安全的方面的优点：1 1）氢氢的的自自燃燃温温度度高高，若若无无高高温温火火源源，一一般般不不会着火；会着火；2 2）氢氢的的密密度度小小，扩扩散散系系数数大大，即即使使发发生生泄泄漏漏，也也会会很很快快扩扩散散到到空空气气中中去去。因因此此，在在开开放放空空间间，氢几乎不会着火燃烧；氢几乎不会着火燃烧；3 3）石石油油及及煤煤燃燃烧烧时时，均均发发出出强强烈烈的的红红色色辐辐射射热热，而而氢氢火火焰焰为为无无色色，且且辐辐射射十十分分微微弱弱，除除上上方方外，其下方或侧面的高温危险区十分狭窄。外，其下方或侧面的高温危险区十分狭窄。（2 2）氢燃料具有的危险性的缺点：）氢燃料具有的危险性的缺点：1 1）氢氢点点燃燃所所需需的的点点火火能能量量很很低低，因因此此能能被被高高温炽热点点燃；温炽热点点燃；2 2）氢氢的的着着火火界界限限很很宽宽广广，即即使使是是极极为为稀稀薄薄的的氢空气混合气，也能被点燃着火；氢空气混合气，也能被点燃着火；3 3）氢能从很窄的缝隙中泄漏出来。）氢能从很窄的缝隙中泄漏出来。思考题1 1、了解生物柴油汽车、二甲醚汽车、应用现状、发展趋势。、了解生物柴油汽车、二甲醚汽车、应用现状、发展趋势。2 2、氢气汽车燃料特性是什么？、氢气汽车燃料特性是什么？