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毕业设计(论文)-我国氢燃料电池汽车研发现状及发展趋势预测

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2我国氢燃料电池汽车的研究现状及需要解决的主要问题 另外影响燃料电池成本的是Pt使用量,现状 PEFC的发电密度为0.5W/cm2时,对应Pt使用量为4mg/cm2,Pt成本为1300日元/g、10400日元/kW,利用Pt可以回收再生的特点,还有降低成本的可能。在生产PEFC时,降低分离器的成本最有潜力,现在一般使用酚醛(Pheno1)树脂式石墨隔板,机械加工复杂,形成气体槽通道,成本一般为几万日元/枚。燃料电池组之间设有几组冷却用“单元”,由于该单元同样使用石墨材料,假定2个发电用“单元”配备1个 冷却用“单元”,则需要1.5枚/发电用单元的石墨板,1个单元的面积为200cm2,那么,石墨板的成本为25000日元/枚、375000日元/kW,作为汽车用动力源是不可能的数字。最近研究报道显示,采用膨胀石墨材料,利用粉末烧结技术工艺,可以实现低成本化,制造1枚需几百日元。

PEFC(燃料电池汽车)系统中的空气压缩机、冷却水循环泵等全部使用电动机驱动,各元器件之间的连接、不锈钢管的配置等,成本也较高,为促进FCEV的实用化,降低这些零部件的成本也是必不可少的。

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北华大学本科毕业论文 3 我国氢燃料电池汽车的发展前景预测

由于在新技术发展的初期存在不确定因素,包括技术和经济可行性以及国家政策等,因此预测也将存在很大的不确定性。

氢燃料电池汽车与内燃机汽车相比有很多优点,现与内燃机汽车作下比较。众所周知,内燃机汽车烧的是宝贵的矿物(化石)燃料(fossil fuels)。内燃机有几百个运动部件构成,并需燃烧汽油或其它燃料,且这种燃烧过程是由若干个小爆炸组成一个连续的循环,因而产生动力及噪声;氢燃料电池则无运动部件,通过燃料电池堆产生的电动力驱动电动机。除了空气泵的嗖嗖声与驱动车辆的电动机的呼呼声外,氢燃料电池不会像通常的内燃发动机那样产生噪声,因而也用不着装消声器(mummer)。更为重要的是,氢燃料电池不产生诸如碳氢化合物或氮氧化物那样的有害废气,而内燃机却要排放这两类有毒的副产物。氢燃料电池在转换能量为动力的过程中要比内燃机的效率高上2~3倍。

氢燃料电池汽车与天然气汽车相比也有很多优点。众所周知,我国是个煤炭大国,石油和天然气储存量在世界范围上来看不是很多,但是制氢的方法的却很多,因此,氢燃料电池汽车发展的前景十分乐观。另外,天然气作为汽车燃料的有很多致命的缺点:改装后的天然气汽车动力有所不足;改装成本较高;天然气密度低,不如汽油和柴油容易贮存,天然气用于车用气时,需要专用的燃料储运和供给系统。为提供充足的燃料,天然气必须压缩至20.7~24.8MPa(207~248巴),然后进入高压气瓶内,或经强冷(-161℃)使之变成液态,再储存在特制的外部具有高绝热层的气瓶内,这就使汽车本身的重量加大;天然气输气管路和补充设备(如加气站)尚未形成像加油站那样的网络,则天然气在内燃机上的应有将会受到限制;在柴油机上用天然气进行双燃料运行时,在低负荷下发动机的性能和排放较差,其中的一个原因是低负荷时获得的混合气太稀,混合气难以着火,且燃烧缓慢。虽然现在天然气汽车早已经运行使用,但随着时间推移,在不久的将来,氢燃料电池汽车将成为主导汽车。

从氢燃料电池汽车技术上看呈现出多元化而且相互渗透式发展,也就是说氢燃料电池的氢源选择不太可能局限于某一种方式,而是多种方式并存并且共同发展,而各种氢源选择方式之间既相互促进,又相互限制。目前国际有关机构已对很多制氢技术进行试点运作,我国的技术与国际先进水平相比尚有差距而且存在国情差异,因此是否会相应推广这些技术还有待在实际发展中检验。

对于纯氢燃料电池汽车来说,由于对2008年北京奥运会的关注,其演示车队可望较早推出,与其相关的加注站制氢和储氢技术也将有所进展,但由于受到巨大基础设施投资的影响,其大规模生产恐怕要相应的延后。车载制氢虽然在3E性能方面有优势,但技术难度最

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北华大学本科毕业论文 大,尚有待进一步突破才会有较大发展,就重整技术来讲,甲醇重整技术难度较小,因此可能会先于汽油重整在我国得到发展。而当放眼未来,到本世纪中叶,太阳能及生物质等可再生能源则有望成为氢能的主流来源。

相应地,随着氢燃料电池总体水平的突飞猛进,氢燃料电池汽车也必将在交通领域中引发革命,我国从2008年左右将可能出现氢燃料电池汽车小型示范车队,而到本世纪中叶氢燃料电池汽车将可能在汽车保有量中占据相当可观的比例,且以更快的速度扩张。但无疑在较长的时期以内,氢燃料电池汽车还将和内燃机车,尤其是改造后的高效节能的内燃机车竞争发展,并且依仗着自身的优异性能逐步取代后者。

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北华大学本科毕业论文 结论

作为一种清洁、高效的发电技术,氢燃料电池有望成为下一代的车辆动力装置。氢燃料电池的广泛应用有助于节约燃料以及减少大气污染。氢燃料电池发动机在短期之内尚无法取代内燃机发动机的地位。要达到燃料电池车辆的实用化还需要完善一系列关键技术问题。氢燃料电池电动汽车作为机械、电子、能源、计算机、汽车及信息技术等多种高新技术的集成,是典型的高新技术产品,它的开发和产业化的成败关系到能源、环保、交通运输和高科技等诸多产业的可持续发展。随着机电技术、计算机控制技术、电化学技术及材料技术的迅速发展,氢燃料电池电动汽车在研制、开发、产业化及商业化方面将会取得突破性进展。在不久的将来,氢燃料电池汽车将成为主流技术,成为21世纪的绿色交通工具。

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