燃料电池：演绎新型的动力科学“神话”

现在国内外电动汽车的蓄电池主要有铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、锌一空气电池、银锌蓄电池、燃料电池等数种，其中燃料电池是近年来出现的新事物，被许多人认为是一个发展方向，因与其他电池比较，燃料电池具有功率密度高，工作温度低、起动性能好，运动部件少，安全可靠，污染少，噪音低等多项优点。 燃料电池是一种直接将化学能转化为电流的电池，只需氢和氧两种元素，利用这两种元素通过媒介作用转化为电流。氧气可直接以空气中提取，关键是提取氢气的方法。氢气从汽油、甲醇、乙醇等燃料中提取，燃料电池也因此得名。 燃料电池作为现代汽车技术发展的方向，美欧日等发达国家十分重视燃料电池的发展。世界上第一辆燃料电池作动力的轿车是由奔驰汽车公司制造，于1996年5月在德国柏林向公众展示。这款称作“Necar”的轿车不会产生污染物，它向空中排放的是纯水蒸气，不含任何物质，甚至没有二氧化碳，使用甲醇做燃料。而美国的Abl公司开发的燃料电池是使用汽油做燃料的，这种车载燃料电池动力系统是由汽油箱、转化器、燃料电池、电动机组成。其中转化器是将汽油转化为氢气的设备，把汽油加热，直至处于汽化状态，然后输入一个有点火功能的金属反应缸内，在低氧状下通过“不完全燃烧”产生氢，然后将氢输送到燃料电池。由于燃料电池构造复杂，生产成本高昂而无法推广。直至近年进行了一系列改进，燃料电池轿车在价格上与普通轿车相比约高10％-15％，已居有一定发展价值。 近几年，我国已有一些大城市，诸如北京、上海在进行燃料电池车的探索。然而，对燃料电池的研究从未间断。作为一个新兴领域，国外有很多经验和教训可以被我们借鉴和吸取，我们也应结合自身发展把这一领域的研?     

燃料电池汽车动力系统选型设计

燃料电池汽车因其低油耗、低排放、商品化相对容易,是将来二十年内新能源汽车开发的主要形式之一。燃料电池汽车的动力系统普遍采用蓄电池组与燃料电池系统并联驱动的电-电混合动力,合理地选择动力系统的各个部件对燃料电池汽车起着至关重要的作用。文中对燃料电池动力系统的三个主要部件电机、动力蓄电池以及燃料电池发动机的选型和参数选择进行了分析,提出了燃料电池汽车动力系统的选型原则,为燃料电池汽车动力系统的优化设计提供理论参考。     

汽车的别样“食谱”

尽管汽油和柴油现在仍然是驱动汽车的主要能源，但是，人们开发新的能源形式的努力一直在继续。汽车的“食谱”也从汽油和柴油的二元世界过渡到包括氢燃料电池，电力、生物柴油、甲醇、乙醇、丙烷、天然气等各种新燃料的五彩世界。在采用这些替代能源的汽车中，氢燃料电池汽车带给我们的想象最为美妙。不过，电动汽车、生物柴油汽车、甲醇汽车和天然气汽车更是“笨鸟先飞”。全世界的天然气汽车现在已经有了200万辆。     

低排放汽车技术的发展趋势

通过对比分析,研究了常规汽车、代用燃料汽车、电动汽车和混合动力汽车的排放特性,发现以传统的汽油机和柴油机为动力的汽车对环境造成了日益严重的污染,为了环境保护和汽车工业的可持续发展,代用燃料汽车技术,电动汽车技术和混合动力汽车技术是解放汽车排放、噪声和能源结构问题的有效手段。结果表明,采用第二代技术的压缩天然气汽车和液化石油气汽车,可充分发挥气体燃料的优点,达到满意的动力性、经济性和低的排放指标;混合动力汽车把燃油汽车和电动汽车的优点有机结合起来,是近期较理想的汽车发展模式;燃料电池汽车是未来零排放的理想汽车。     

燃料电池轿车“超越二号”将批量生产

中国研制的燃料电池轿车“超越二号”在上海市工业博览会上现身,将在明年投入批量生产。银白色的“超越二号”燃料电池轿车,粗看与桑塔纳3000型轿车无甚区别,但核心是燃料电池发动机一“喝”的是氢气,经过低温燃烧,产生电能从而驱动汽车,“吐”出来的是纯水,没有任何污染。燃料电池汽车,利用氢作为能量来源,具有无     

天然气发动机使用性能的分析与改善

分析了天然气发动机动力性能下降机理,与燃用汽油比较,计算出燃用天然气时的实际分子变更系数β=1,燃用天然气循环功损失为5.74%。汽油车改为天然气车后,热效率增加,但混合气热值及充气量减小幅度较大,加之β减小,使动力性有较大的下降。在以CA6102发动机为基础改装的天然气/汽油两用燃料发动机上进行了动力性试验。满负荷实测试验表明,发动机燃用天然气时,进气量为燃用汽油时进气量的89.9%,仅进气量下降就使发动机的动力性能下降约10%。外特性试验表明,在发动机转速为3 000 r.min-1时,燃用天然气和燃用汽油时的功率分别为65.3kW和89.5 kW,燃用天然气燃料功率损失高达27%。最后给出了提高天然气汽车动力性的措施。     

燃料电池汽车：驶向何方？

燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置,它可以直接将贮存在燃料与氧化剂中的化学能转化为电能。世界上第一轮燃料电池汽车研发高潮在2000年左右,当时,美国、欧洲和日本的各大汽车生产厂家,无不都在加紧开发燃料电池技术,企业界尤其是各大汽车生产厂家看到燃料电池巨大的市场潜力,纷纷投入巨资,组成联盟,进行燃料电池车的相关研究、试验与生产。     

恢复改装天然气发动机动力性能的措施

分析了汽油/天然气两用燃料发动机在天然气工况出现动力性能下降的原因;综述了目前在提高汽油/天然气两用燃料发动机动力性能方面所采取的各种措施及其技术发展状况.优化混合器设计、合理匹配发动机进气系统,同时适当增大点火提前角是一种恢复发动机性能的经济可行的措施;采用进气增压加中冷可使发动机动力性能恢复到汽油工况的水平,尚需深入研究.     

基于喷射动力学的压缩天然气多点喷射系统开发

燃料喷射动力学模型较好地给出了精确控制发动机燃料供给的主要控制参数。本文介绍了应用燃料喷射动力学模型,在原车汽油控制单元控制数据的基础上开发压缩天然气—汽油两用燃料汽车的天然气多点喷射系统,达到了在满足排放要求的前提条件下,有效减少动力损失并达到较好的燃料经济性。     

汽车燃料的生命周期评价模型

以国际标准化组织的生命周期评价标准为依据 ,确定了汽车燃料生命周期清单分析参数和评价边界 ,提出了燃料上游阶段清单的计算逻辑 ,给出了模型的主要计算公式 .对氢燃料生命周期和汽油燃料生命周期进行了清单计算和结果比较 ,发现制氢方案是影响燃料电池车的燃料生命周期环境性能的关键 ,天然气制氢和石脑油制氢的氢能供应方案能使燃料电池车的燃料生命周期环境排放比汽油车低     

科技短波

日本研制出直喷式汽车发动机日本丰田汽车公司日前宣布研制出汽车直喷式汽油发动机。直喷式汽油发动机是将汽油直接喷入汽缸内进行直接燃烧的新型发动机。这种发动机具有节能、动力大等优点。据丰田公司介绍,名为"丰田D—4"的直喷式新型发动机使用标准汽油时,空气和燃料的质量比为50比1,完全可以达到超稀薄燃烧的水平。这种发动机与目前广泛使用的发动机相比,其燃料可以节约30%以上,加速性能     

电控汽油发动机使用、维修注意事项

目前,电控燃油喷射系统(简称EFI)已在国内外轿车上广泛应用。它与传统的化油器式燃油系统相比,在动力性、经济性、特别是尾气排放性能方面具有明显的优势。本文介绍了电控汽油发动机使用、维修方面的注意事项,以供广大汽车驾驶员、维修人员在使用维修时参考。     

天然气发动机动力性恢复研究

通过控制装置转换两用燃料来恢复发动机的动力性。在对两种燃料进行了性能对比试验后,分析并确定了转换点对应的节气门开度。然后进行燃料转换试验。研究结果表明：天然气汽油转换发动机运转稳定,最佳的转换位置是50％节气门开度。开度低于50％时,发动机燃用天然气;高于50％后,燃用汽油以恢复动力性要求。转换前后发动机排放分别接近燃用天然气和汽油的排放量。     

世界信息

苏联的科学家已研究出用天然气替代或补充柴油和汽油作汽车燃料的方法。莫斯科和高尔基城的车辆厂正在制造既能使用汽油也能使用天然气的车辆,并正在形成一个压气机充气站和为此服务的气体液化厂网络。天然气中的甲烷成分高达98％,它有许多优点:一,效率高,比使用汽油省钱;二,燃烧较充分,汽车更容易发动;三,毒性低,可减少污染。而且,使用天然气,发动机的磨损也小。     

一种应用于电动汽车的驱动控制系统

电动汽车是指从车载电源上获得电力,以电动机驱动,但同时又满足道路交通安全法规对汽车的各项要求,并获许在正规道路上行驶的车辆。从外形上,电动汽车与传统的汽车并无显著区别,与电动汽车不同的是传统的燃油汽车是以液态的汽油或柴油为燃料,以燃油发动机为驱动系统,它们的主要     

燃料电池驱动未来

 面对日益凸显的能源和环境问题,世界各国早已经达成了谋求绿色可持续发展道路的共识。燃料电池作为新能源技术领域的热点,被普遍认为是一种高效清洁的新型发电方式,可灵活地为交通工具、家用电器、航空航天等提供动力。本文概述了燃料电池的发展历程、发电原理及现实应用等,重点介绍了目前燃料电池技术的发展与应用。         

我国科学家在氢燃料电池CO中毒去除研究取得突破

<正>氢燃料电池汽车是以氢气为燃料的新能源清洁动力汽车,具有"零"排放、能量转化效率高的显著优势,是未来新能源汽车发展的主要方向之一。然而现阶段,制约氢燃料电池汽车的推广和普及的关键难题之一就是氢燃料电池的CO中毒问题。针对该关键性科学难题,在"大科学装置前沿研究"重点专项等的支持下,中国科学技术大学的路军岭、韦世强及杨金龙等     

燃料电池汽车能耗、排放与经济性评估

针对电解水制氢路径,深入讨论不同发电方式对燃料电池汽车全生命周期的影响;对不同发电方式下电解水制氢路径的燃料电池汽车采用GREET软件进行能耗、排放、环境影响和替代效益的建模及仿真计算;对不同发电制氢路径的燃料电池汽车综合成本进行计算和分析.结果表明,风能发电电解水制氢路径的能耗和排放最低,对环境最为友好,且经济效益相对较高,是目前实现绿色、高效使用燃料电池汽车的最可行路径.     

海外角

燃料电池公共汽车 日本丰田汽车公司最近开发出世界上第一辆使用燃料电池的公共汽车,现已在东京市投入运行。该汽车用以高压氢气为原料的燃料电池及镍氢蓄电池为动力源驱动发动机。它与汽油车和柴油车相比,没有二氧化碳及有害物质排出,能源效率高,静肃性优良,车子加速也无懈可击。     

基于非线性规划与XGBoost的燃料电池汽车多目标能量管理策略

为了解决燃料电池汽车功率分配中的实时性与准确性问题,提出使用离线非线性规划+在线XGBoost算法对燃料电池汽车功率进行预测.首先搭建燃料电池混合动力汽车的动力系统模型,并且通过聚类分析获取车辆行驶的典型混合工况;其次使用非线性规划算法离线计算在该工况下燃料电池与锂电池的最优分配比例;最后XGBoost算法以非线性规划计算结果为训练数据进行模型训练验证.结果表明：所提出的算法强化了目前离线计算中对于燃料电池混合动力系统动态性能多目标优化的考虑,增强了在线机器学习训练数据的准确性,同时所提出的XGBoost算法可以加快计算速度以及避免数据的过拟合,实现对燃料电池混合动力汽车功率的精确估计.