网友们都想知道燃料电池汽车基础研究概述与市场空间和六安二手韩系车价格的题,但不是很了解,那么小编为大家讲解吧!
1燃料电池在交通运输领域具有明显的优势和广阔的应用市场。
11燃料电池发电环保、高效,具有一定的优势。
燃料电池是一种不经历燃烧过程的高效电化学能量转换装置。通过水电解的逆反应,将燃料、氢气等氧化剂的化学能不断转化为电能。燃料电池的工作原理H2到达气体扩散层后,在催化剂的作用下被氧化成H+和e-,H+通过电解质膜在阴极与O2反应生成水。阳极通过外电路从阳极流向阴极,形成电流。在燃料电池反应中,氢气作为燃料被消耗,热能的释放被电能的产生所取代。
高效环保的燃料电池发电具有明显的优势。与传统化石燃料发电方式相比,燃料电池具有八个关键优势
1、发电效率高。不限于卡诺循环,理论发电效率达到85~90,目前燃料电池的能量转换效率达到40~60,如果实现热电联产,可以达到80以上。
2、环境污染小。当使用天然气作为燃料时,二氧化碳排放量比热机低40%,并且通过避免高温燃烧过程,氮氧化物和硫氧化物几乎全部排放。
3高于能量。液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍,而目前燃料电池的实际比能量仅为理论值的1/10,但仍高于常规电池。
4、噪音低。燃料电池结构简单,运动部件少,因此即使在11MW燃料电池发电厂附近测得的噪声也低于55dB。
5燃油范围宽。凡是含有氢原子的物质,如天然气、石油、酒精、甲醇等,均可用作燃料。
6可靠性高。当负载变化时,燃料电池反应迅速,能够更好地承受过载或低负载运行并保持效率。
燃料电池的最大缺点是价格高、燃料要求高。燃料电池的价格比其他用于发电的内燃机或燃气轮机贵2至10倍,而且燃料制氢过程也相对复杂。
12燃料电池分类质子交换膜燃料电池最适合汽车
燃料电池一般根据电解质类型进行分类,质子交换膜燃料电池前景广阔,最适合汽车等移动车辆。主要有六种类型
碱性燃料电池AFC、质子交换膜燃料电池PEMFC、直接甲醇燃料电池
DMFC有六种类型,包括磷酸燃料电池PAFC、熔融碳酸盐燃料电池MCFC和固体氧化物燃料电池SPFC,其主要特性如表1所示。
直接甲醇燃料电池DMFC是一种不直接使用氢气作为燃料而是使用液态甲醇的电池,虽然其产量很低,但作为移动电子设备的电源具有非常高的潜力,运行时间较长,但消耗大量能量。在低且稳定的设备上。
磷酸盐型燃料电池PAFC是世界上应用最广泛、最先进入商业化生产的燃料电池,燃料电池公司(现UTC燃料电池公司)和一些日本公司生产的200kW燃料电池目前在韩国生产.已安装。美洲和欧洲。通过重整天然气解决了氢燃料的题,但这增加了设备的成本和复杂性,而且此类燃料电池中的电解质对电堆具有很强的腐蚀性。
虽然碱性燃料电池AFC的重要性相对降低,研究积极性显着缺乏,但该类型燃料电池电压损失低,电解质氢氧化钾的价格远低于其他燃料电池。电解质有不同类型,但也存在二氧化碳与碱性电解质发生反应的题。
固体氧化物燃料电池(SOFC)的运行温度为500至1000C。这意味着无需昂贵的催化剂即可实现非常高的反应速率,并且天然气等气体可以直接应用或在电池内重新组合,而无需单独的催化剂。独立的制氢系统,但陶瓷材料制成的电池制造难度大,生产成本高,需要大量的附加设备。
此外,熔融碳酸盐燃料电池MCFC属于中温燃料电池,可以利用余温提高效率,适合大型发电厂,但由于高温运行也存在安全风险。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是目前应用前景最广泛的燃料电池类型,适用于汽车、移动电源、小型发电、潜艇推进等领域。温度快速启动不适用于腐蚀性液体电解质。但此类燃料电池直接使用氢气作为燃料,因此其成本和技术要求较高。
13蓝海市场增速较高,交通运输领域应用前景最广阔。
燃料电池有着悠久的历史,目前正在逐步为产业化做准备。
1839年初,英国科学家威廉格罗夫发明了氢氧气体燃料电池。它采用铂电极和稀硫酸作为电解质。但由于燃料电池质量较差,输出功率和电压较低,无法应用。
1900年,WNernst生产出第一块固体氧化物燃料电池SOFC。
1958年,通用电气科学家LeonardNiedrach和WillardThomasGrubb开发出世界上第一个质子交换膜燃料电池。
1983年,加拿大巴拉德公司在固体电解质材料方面取得重大进展,利用Nafion膜电解燃料电池中的水,使燃料电池的产量提高了1000倍。
如今,燃料电池行业正进入快速导入期,从2009年到2018年的9年间实现了9倍的行业增长。E4Tech报告显示,2009年至2018年,全燃料电池出货量从最初的865兆瓦增长到目前预计的8,031兆瓦,9年间实现了93倍的增长,年均复合增长率约为28倍。2018年全燃料电池出货量为743万台,同比增长54%,对应规模为8,031MW,同比增长219%。2015年至2017年增长率均在25%以上,保持快速增长。
在各类燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)的应用数量最多,2018年有734个。根据E4Tech数据,2009年至2018年的九年间,PEMFC出货量增长了十倍,从60兆瓦增至5891兆瓦,复合增长率达29倍。2018年,全PEMFC出货量达5891MW,遥遥领先第二名的734MW。PAFC以973MW排名第三,PAFC以973MW命名为SOFC91MW。从出货量来看,PEMFC出货数量较2013年略有下降,但出货量的增加带动了增长。
交通运输日益成为燃料电池的主要应用领域。燃料电池主要应用于固定电站、移动电源和交通领域,而根据E4Tech提供的数据,近年来交通运输燃料电池全出货量持续增长,2018年交通运输燃料电池规模达到5,626个MW,较上年增长291%,占2018年全燃料电池出货量的701%,成为应用最广泛的燃料电池市场。
2.燃料电池汽车商业化之路
21商业化加速,清洁+快速加氢是FCV的比较优势
燃料电池汽车是利用燃料电池发电驱动电机的车辆,也是电动汽车的一种。燃料电池汽车的工作原理是,汽车燃料电池中的燃料氢气与大气中的氧气发生氧化还原化学反应,产生电能驱动电动机,电动机再驱动机械传动装置。然后驱动汽车的前轴或后轴以及其他行走机械结构,使电动汽车前进。
与纯电动汽车相比,燃料电池汽车具有燃料清洁环保、能量密度高、能量补充快等显着优势。目前,氢燃料的主要来源是从焦炉煤气中提取工业副产氢和从化石燃料天然气中制氢。然而,未来,氢燃料也可以通过水力发电等可再生能源生产。处理太阳能、风能、地热能和燃料电池汽车的氢的充电时间仅需3分钟,与纯电动汽车往往需要一个小时的充电时间相比,具有明显的优势。燃料电池汽车的能量密度也更高。汽车行驶500公里需要大约37升燃料、6公斤氢气或100千瓦时氢气。电能、各种储能介质和设备的体积和重量差异很大。锂电池是最小的电池。能量密度和燃料电池介于锂电池和燃料电池之间。燃料电池汽车具有诸多性能优势,有潜力取代纯电动汽车,成为未来交通的解决方案。
从丰田、本田、现代等车企在燃料电池汽车领域取得的成绩来看,燃料电池汽车技术初步成熟,具备与纯电动汽车竞争的能力。充电站与燃料电池汽车密切相关,电池汽车的商业化发展也密切相关。
燃料电池汽车已经开发了80多年,并随着2014年丰田Marai的推出而在乘用车领域实现商业化。燃料电池汽车并不是一个新概念,1933年初,第一辆质子交换膜燃料电池汽车EnergyPartnerConsulier发布,正式进入燃料电池汽车的历史阶段,直到今天才被使用。1966年,美国通用汽车公司(GM)开发出世界上第一辆燃料电池汽车雪佛兰Electrovan,续航里程约120公里,最高时速70公里/小时,但价格昂贵,只生产了这款。2008年,戴姆勒、福特、通用汽车、本田、现代起亚汽车、日产雷诺、丰田等全七大汽车制造商签署了谅解备忘录(MOU),并将2015年定为开始量产燃料电池。车辆。丰田于2014年推出Mirai燃料电池汽车,售价约37万元,续航里程600公里,加氢时间3分钟,并宣布以氢燃料电池汽车商业化的方式进入市场。商业推广阶段。
22政策支持持续加大,车企公布燃料电池汽车战略规划。
221美国、日本、欧洲33,360三个国家和地区出台了燃料电池中长期规划。
美国重视新能源建设,是最早进行燃料电池乘用车研发的国家之一,美国一直通过美国政策积极推动美国燃料电池汽车的发展。目前,美国能源部(DOE)和国防部(DOD)是参与氢能和燃料电池开发的两个重点部门。美国早在2005年就颁布了《能源政策法案》,通过法律规定了与氢能和燃料电池技术开发相关的财政支持和项目金额,预计未来10年将达到123亿美元。投资研发支持氢能和燃料电池技术2012年,美国能源部(DOE)宣布将投资240万美元收集和分析加氢站加氢组件的数据,并于同年宣布新能源投资税法案公布加计扣除政策,氢能基础设施可获得30-50%的税收抵免。据美国能源部FCTO2018年发布的报告显示,截至2017年底,美国在氢能和燃料电池技术领域已获得超过650项美国专利,其中约30项技术已实现商业化。包括电解槽和氢燃料电池组件在内的大约75个产业和技术预计将在未来几年实现商业化。
根据汽车联盟/HISMarkit数据,2018年美国燃料电池汽车累计销量为4,819辆。与此同时,美国一直在城市地区开展许多燃料电池公交车项目,政府正在通过提供燃料成本和补贴的方式鼓励运输公司使用燃料电池公交车。截至2018年12月,燃料电池的经验及其在下一代燃料电池系统中的使用已根据国家可再生能源实验室NREL提供的数据进行了评估。
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