氢能汽车的确好用
近日,中国重汽设计制造的氢动力码头牵引车正式下线,标志着国内首款氢燃料码头牵引车问世。这一能源技术革命,不仅实现了可再生资源对汽油的替代,而且为解决汽车尾气污染问题提供了有效的对策。?
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氢动力码头牵引车(图片来自网络)?
氢能被视为最具发展潜力的清洁能源,是人类的战略能源发展方向。?
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氢能源(图片来自网络)?
理想能源?
氢(H)是自然界存在的最普遍的元素,它大约构成了宇宙质量的75%,除空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态储存于水中,而水是地球上最广泛的物质。?
作为一种理想的新能源,氢能源有它独特的特点:所有气体中,氢气的导热性最好,比大多数气体的导热系数高出10倍,因此在能源工业中氢是极好的传热载体。除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为汽油发热值的3倍。?
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氢能与常规能源的热值比较?
氢本身无毒,与其他燃料相比,氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外,不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质。少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境,而且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用。?
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氢能源(图片来自网络)?
氢能汽车?
现在有两种氢能汽车,一种是全烧氢汽车,另一种为氢气与汽油混烧的掺氢汽车。?
掺氢汽车的发动机只要稍加改变或不改变,即可提高燃料利用率和减轻尾气污染。使用掺氢5%左右的汽车,平均热效率可提高15%,节约汽油30%左右。?
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氢能汽车(图片来自网络)?
因此,近期多使用掺氢汽车,待氢气可以大量供应后,再推广全燃氢汽车。 掺氢汽车的特点是汽油和氢气的混合燃料可以在稀薄的贫油区工作,能改善整个发动机的燃烧状况。?
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氢能汽车结构(图片来自网络)?
中国目前城市交通拥堵情况较严重,汽车发动机多处于部分负荷下运行,采用掺氢汽车尤为有利。特别是有些工业余氢(如合成氨生产)未能回收利用,倘若回收起来作为掺氢燃料,其经济效益和环境效益都是十分可观的。?
氢能安全?
对氢燃料电池车而言,氢的安全利用显得尤为重视。例如由于制造的缺陷,或者受到尖锐物体的撞击,储氢罐发生破裂;泄压装置的失灵导致严重泄漏,或者有火源时打开泄压装置;储氢罐产生不可察觉的裂纹,导致氢气的缓慢泄漏,或者储罐与输氢线路连接错误等。?
氢燃烧(图片来自网络)?
对此,通过更加严格的储氢罐制造标准和泄漏检测手段,或在氢气中加入气味剂,设计更加安全的输氢线路和更可靠的启动系统,能够避免危险或者将危险降低到最低程度。?
新能源汽车有哪些
氢燃料电池新能源汽车原理
什么是氢燃料电池
燃料电池是一种能量转化装置,它将燃料的电化学能转化成电能。它类似于电池一样也是电化学发电装置,因此被称为燃料电池。对应的采用氢气作为燃料的燃料电池就是氢燃料电池。它可以理解为水电解成氢气和氧气的逆反应。因此反应过程既清洁,又高效。因为它不受传统发动机采用卡诺循环42%左右的热效率限制,氢燃料电池的效率可轻松达到60%以上。
氢燃料电池并不像火箭那样通过氢气和氧气燃烧的剧烈反应产生动能,而是通过催化装置将氢气中的吉布斯自由能释放出来。打个比方,石墨和钻石都是碳的存在形势。但是形成钻石需要高温和高压。因此这种形态转化就代表不同的吉布斯自由能。
氢燃料电池工作原理
氢燃料电池工作原理是氢气通过燃料电池的正极当中的催化剂(铂)分解成电子和氢离子(质子)。其中质子通过质子交换膜(Proton Exchange Membrane)到达负极和氧气反应变成水和热量。对应的电子则从正极通过外电路流向负极产生电能。
什么是氢燃料电池的技术关键
对于氢燃料电池的商用来说,最大的挑战之一就是成本控制。燃料电池汽车目前的成本是普通汽车的5倍左右。其核心部件被称为质子交换膜。它能够将氢气中的电子分离成为质子,进而从正极交换至负极和氧气进行反应产生水和热。相应的,质子交换膜的核心就是催化剂铂。而铂是一种贵金属,也就是通常婚戒的材料铂金。为了推动大规模商用,一方面必须减少催化剂的用量,另一方面是寻求低成本的替代材料。
氢燃料电池汽车的系统组成
谈到氢燃料电池汽车,目前主流采用的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术。其系统组成通常为燃料电池堆、氢气储罐、动力电池、燃料电池直流升压转换器、动力控制单元和动力电机组成。目前领先的燃料电池堆的功率密度可达3.1kW/L,最大输出功率可达114kW。由于每个燃料电池单体输出电压只有0.6~0.7V,因此需要配合直流升压转换器和动力电池使用。从而让电压可以适配650V高压,驱动动力电机。同时类似动力电池需要电池管理系统BMS,燃料电池也需要精密的监控管理系统FCMS,通过放电状态快速调整反应相关参数。为了储存氢气,一般采用70MPa高压液氢储罐。 ? ?
新能源汽车的小知识
新能源汽车有哪些
在国内,我们常见的新能源车型都是纯电动(EV)或者混合动力(HEV)的。
BEV就是Battery Electrical Vehicle(纯电动汽车)的缩写,为了方便好记,经常直接叫做EV。EV车型的动力全部来源于电池,电池提供电能带动电动机运转,进而驱动汽车行驶。
HEV是Hybrid Electric Vehicle(混合动力汽车)的缩写,HEV车型的主要动力来源还是燃油,不过在增加了电机之后,能够减少对燃油的需求。并且,一般在起步阶段都是靠电机驱动汽车。
PHEV(插电式混合动力汽车)也是混合动力汽车的一种,PHEV车型的动力来源于发动机和大功率电动机两者叠加。
REEV增程式电动汽车,REEV车型首先由发动机运转带动发电机发电,然后把发电机产生的电能储存在电池中,电池给电动机提供能量,进而驱动车辆行驶。REEV车型不仅可以由发动机提供电能,还能够外接充电,充满电的情况下,它就是一台纯电动汽车。
FCEV是指燃料电池车,目前常采用的就是氢燃料了,通过氢气和氧气的化学作用,来为电动机提供电能,进而驱动车辆行驶。燃料电池的化学反应的产物只有水,所以就不会有污染排放,几乎能够做到零排放。 ? ?
新能源汽车的小知识
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。
新能源汽车有利于节约能源、减少污染、提高效率,是未来汽车发展的重要方向。?
新能源汽车不一定是电动汽车
很多人可能会把新能源汽车和电动汽车混为一谈,其实这是不准确的。
电动汽车是指完全或部分由电力通过电机驱动的汽车,它是新能源汽车的一种,但不是唯一的一种。
除了电动汽车,还有燃气汽车、醇类汽车、氢燃料汽车等,它们都属于新能源汽车,只不过使用的燃料不同而已。比如,燃气汽车使用天然气或液化石油气作为燃料,醇类汽车使用甲醇或乙醇作为燃料,氢燃料汽车使用氢气作为燃料。
新能源汽车不一定是零排放
虽然新能源汽车相比传统的内燃机汽车,可以大幅度地降低尾气排放,但并不意味着它们就是零排放。
事实上,只有纯电动汽车和燃料电池电动汽车才可以实现零排放,因为它们只产生水和水蒸气作为排放物。
其他类型的新能源汽车,如混合动力汽车、增程式电动汽车、醇类汽车等,仍然会产生一定量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有害物质。当然,这些排放物相比内燃机汽车要少得多,也更容易达到环保标准。
新能源汽车不一定是高科技
很多人可能会认为新能源汽车都是高科技产品,需要复杂的技术和设备才能制造和使用。其实这也是一个误区。事实上,有些新能源汽车并不需要太高的技术水平,甚至可以说是比较简单和原始的。比如,醇类汽车就可以直接使用现有的内燃机技术和设备,只需要对发动机进行一些改造和调整就可以了。
另外,有些新能源汽车也可以自己制造和使用,比如电动自行车、电动三轮车等,只需要购买一些电池、电机、控制器等零部件,就可以在家里组装出一辆新能源汽车。当然,这些新能源汽车的性能和安全性可能不如专业的汽车制造商,但也可以满足一些基本的出行需求。
新能源汽车不一定是节能
虽然新能源汽车可以减少对石油等化石燃料的依赖,但并不意味着它们就是节能的。事实上,新能源汽车的能源效率和节能效果取决于多个因素,比如燃料的来源、生产、运输和使用过程中的能耗和损耗,以及汽车的重量、空气阻力、轮胎摩擦等。
有些新能源汽车的能源效率甚至低于内燃机汽车,比如燃料电池电动汽车,由于氢气的生产、储存和运输都需要消耗大量的能源,而且燃料电池本身也有较高的内阻和温度损失,导致其整体效率只有20%左右。
另外,新能源汽车的节能效果也受到人为因素的影响,比如驾驶习惯、路况、充电频率等。
新能源汽车不一定是安全
很多人可能会认为新能源汽车比传统的内燃机汽车更安全,因为它们没有易燃易爆的油箱和尾气管,也没有高温高压的发动机和变速箱。其实这也是一个误区。
事实上,新能源汽车也有自己的安全隐患,比如电池的过充过放、短路、漏液、起火等,电机的过热、过载、故障等,以及控制系统的失灵、干扰、黑客攻击等。
这些问题如果不及时发现和处理,都可能导致新能源汽车发生事故或损坏。因此,新能源汽车在设计、制造、使用和维护方面都需要遵循严格的标准和规范,以确保其安全性。
新能源汽车不一定是贵
很多人可能会认为新能源汽车比传统的内燃机汽车更贵,因为它们需要使用更先进的技术和更昂贵的材料。其实这也是一个误区。
事实上,新能源汽车的价格取决于多个因素,比如市场供求、政策补贴、税收优惠、运营成本等。有些新能源汽车的价格甚至低于内燃机汽车,它们不仅购买成本低,而且使用成本也低,因为它们不需要加油、保养、检修等。
另外,有些新能源汽车虽然购买成本高,但是使用成本低,比如纯电动汽车、混合动力汽车等,它们可以节省燃料费用、减少维修费用、享受政策优惠等。
新能源汽车不一定是慢
很多人可能会认为新能源汽车比传统的内燃机汽车更慢,因为它们的动力输出和加速性能不如内燃机汽车。其实这也是一个误区。事实上,新能源汽车的速度和加速性能取决于多个因素,比如电机的类型、功率、转速、扭矩等,以及电池的容量、电压、电流等。
有些新能源汽车的速度和加速性能甚至高于内燃机汽车,比如纯电动汽车、燃料电池电动汽车等,它们可以实现即时响应、无级变速、高效转换等。另外,有些新能源汽车虽然速度和加速性能低,但是稳定性和操控性高,比如醇类汽车、氢发动机汽车等,它们可以提供更平稳的行驶体验和更灵活的驾驶控制。