第二章 替代能源汽

1、 氫是所有元素中質(zhì)量最輕的。氫是所有元素中質(zhì)量最輕的。 氫的沸點(diǎn)為氫的沸點(diǎn)為-253，常溫常壓下為氣體，常溫常壓下為氣體，攜帶攜帶性和安全性差。性和安全性差。 氫極易點(diǎn)燃，最小點(diǎn)火能量只有汽油的氫極易點(diǎn)燃，最小點(diǎn)火能量只有汽油的1/3，火焰?zhèn)鞑ヌ匦砸埠芎茫菀讓?shí)現(xiàn)火焰?zhèn)鞑ヌ匦砸埠芎?，容易?shí)現(xiàn)稀薄燃燒稀薄燃燒； 氫的質(zhì)量低熱值非常高，是汽油的氫的質(zhì)量低熱值非常高，是汽油的2.7倍倍。但。但單位體積的發(fā)熱量只有汽油的單位體積的發(fā)熱量只有汽油的1/20 。 氫燃料中不含碳元素，因而不排放氫燃料中不含碳元素，因而不排放CO、HC及及硫化物。燃燒后生成硫化物。燃燒后生成H0，而沒(méi)有，而沒(méi)有CO。 儲(chǔ)存不

2、便儲(chǔ)存不便 。 動(dòng)力性較差動(dòng)力性較差 。 Co97 CO870 CO300 氣態(tài)儲(chǔ)氫氣態(tài)儲(chǔ)氫-占用體積大，用高壓氣瓶占用體積大，用高壓氣瓶 液態(tài)儲(chǔ)氫液態(tài)儲(chǔ)氫-低溫冷卻方法低溫冷卻方法 利用金屬吸收劑儲(chǔ)氫利用金屬吸收劑儲(chǔ)氫 (金屬氫化物儲(chǔ)氫）金屬氫化物儲(chǔ)氫） 碳納米纖維儲(chǔ)氫碳納米纖維儲(chǔ)氫 寶馬汽車(chē)公司的儲(chǔ)氫箱寶馬汽車(chē)公司的儲(chǔ)氫箱 德國(guó)新的氫氣轉(zhuǎn)換技術(shù)德國(guó)新的氫氣轉(zhuǎn)換技術(shù) 1937年年“興登堡號(hào)興登堡號(hào)”飛艇是用氫作為填充氣的，這次災(zāi)難人們認(rèn)飛艇是用氫作為填充氣的，這次災(zāi)難人們認(rèn)識(shí)到氫是特別危險(xiǎn)的物質(zhì)共有識(shí)到氫是特別危險(xiǎn)的物質(zhì)共有36名乘客落難名乘客落難2/3的乘客死里逃生的乘客死里逃生氫燃料汽車(chē)

3、的分類(lèi)氫燃料汽車(chē)的分類(lèi) 按儲(chǔ)存的壓按儲(chǔ)存的壓力和形態(tài)力和形態(tài) 按混合氣按混合氣形成方式形成方式 壓縮氫汽車(chē)壓縮氫汽車(chē) 液化氫汽車(chē)液化氫汽車(chē) 吸附氫汽車(chē)吸附氫汽車(chē) 預(yù)混預(yù)混 缸內(nèi)直噴缸內(nèi)直噴 表表2-15 純氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與原汽油機(jī)的性能比較純氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與原汽油機(jī)的性能比較汽車(chē)或發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)儲(chǔ)氫方法效率變化功率變化Musashi-4型，3缸機(jī)液氫30%25%Musashi-7壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)液氫18%11%Rosa小面包車(chē)高壓儲(chǔ)氫15%爬坡可達(dá)到原車(chē)速單缸實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓儲(chǔ)氫45%4缸BMW520液氫，外部混合11%6缸BMW7451液氫，缸內(nèi)噴射6%表表2-16 摻氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與原汽油機(jī)的性能比較摻氫

4、燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與原汽油機(jī)的性能比較 汽車(chē)或發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)儲(chǔ)氫方法功率變化摻氫比例%4缸Volga Ta324180kgLaNi18%能量比48%，質(zhì)量比24%4缸實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)氫方法35%質(zhì)量比30%100% (750g/h H2)4缸實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)氫方法10%18%低負(fù)荷，28%；高負(fù)荷，3%（質(zhì)量比）表表2-17 氫燃料道奇氫燃料道奇D50型載貨車(chē)排放（型載貨車(chē)排放（gmile（gkm）HCCONOx冷起冷起動(dòng)動(dòng)0.03（0.019）0.09（0.056）0.57（0.356）熱起熱起動(dòng)動(dòng)0.03（0.019）0.10（0.063）0.45（0.281）電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē) 純電動(dòng)純電動(dòng)汽車(chē)汽車(chē) 混合動(dòng)力

5、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē) 燃料電池燃料電池電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē) 完全由蓄電池提供完全由蓄電池提供電能，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)電能，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛汽車(chē)行駛 同時(shí)采用電同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 采用燃料采用燃料電池作電電池作電源源 電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。 電動(dòng)汽車(chē)是典型的零排放汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)是典型的零排放汽車(chē)。 電力的來(lái)源可以是多樣性的，許多清潔電力的來(lái)源可以是多樣性的，許多清潔的可再生能源，都可以高效地轉(zhuǎn)化為電的可再生能源，都可以高效地轉(zhuǎn)化為電能。能。 減小噪聲污染。減小噪聲污染。 制動(dòng)能量可回收。制

6、動(dòng)能量可回收。 蓄電池蓄電池安全性安全性 可靠性可靠性 價(jià)格費(fèi)用價(jià)格費(fèi)用 功率密度功率密度 循環(huán)壽命循環(huán)壽命 能量密度能量密度 起動(dòng)性能起動(dòng)性能 2-19 國(guó)外電動(dòng)汽車(chē)蓄電池主要能性表國(guó)外電動(dòng)汽車(chē)蓄電池主要能性表電池類(lèi)型能量密度（Wh/kg）功率密度（Wkg）單體電池電壓（V）循環(huán)壽命（次）成本(美元/kWh)溫度()主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)鉛酸（密鉛酸（密封）封）35702.05500100040價(jià)格低可靠性好比特性差鎳鎳-鐵鐵551001.371000200040壽命長(zhǎng)不能密封鎳鎳-鎘鎘502001.31500500040壽命長(zhǎng)可快充價(jià)格高有毒鎳鎳-氫（氫（MH）601201.3250052004

7、0能量密度高價(jià)格偏高鈉鈉-硫硫1201402.082000150350 能量密度高、壽命長(zhǎng)高溫起動(dòng)鋅鋅-鎳鎳702001.815075能量密度高壽命短快樂(lè)王子 純電動(dòng) 電動(dòng)貨車(chē) 純電動(dòng)產(chǎn)品價(jià)格: 10萬(wàn) 豐田新款混合動(dòng)力auris 純電動(dòng)五純電動(dòng)汽車(chē)的使用視頻：揭秘純電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單；結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單； 由于該系統(tǒng)的能量在熱能由于該系統(tǒng)的能量在熱能-電能電能-機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換，總效率低于內(nèi)燃機(jī)機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換，總效率低于內(nèi)燃機(jī)效率；效率； 由于三大動(dòng)力總成之間無(wú)直接的機(jī)械連接，在布置上具有較大自由由于三大動(dòng)力總成之間無(wú)直接的機(jī)械連接，在布置上具有較大自由度，因有龐大的動(dòng)力電池組

8、，所以通常用于大型客車(chē)、公交汽車(chē)等。度，因有龐大的動(dòng)力電池組，所以通常用于大型客車(chē)、公交汽車(chē)等。 表2-20 SHEV的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的供電模式和控制策略供電模式適用的行駛工況動(dòng)力電池組供電1.在平坦道路上行駛；2.低速行駛；3.城市道路行駛發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)供電1.起動(dòng)；2.高速行駛；3.城市道路間行駛動(dòng)力電池組、發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)共同供電1.起動(dòng)、爬坡；2.高速行駛制動(dòng)能量反饋1.滑行；2.下坡；3.制動(dòng)（不包括緊急制動(dòng)）比亞迪F3DM 雙模電動(dòng)車(chē) 混合動(dòng)力 14.98 萬(wàn)元RMB 氫燃料電池車(chē)的工作原理氫燃料電池車(chē)的工作原理 燃料發(fā)電：燃料發(fā)電： 將氫氣送到燃料電池的陽(yáng)極板將氫氣送到燃料電池的陽(yáng)極板

9、( (負(fù)極負(fù)極) )，經(jīng)過(guò)催化，經(jīng)過(guò)催化劑劑( (鉑鉑) )的作用，氫原子中的一個(gè)電子被分離出來(lái)，失的作用，氫原子中的一個(gè)電子被分離出來(lái)，失去電子的氫離子去電子的氫離子( (質(zhì)子質(zhì)子) )穿過(guò)質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電穿過(guò)質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電池陰極板池陰極板( (正極正極) )，而電子是不能通過(guò)質(zhì)子交換膜的，而電子是不能通過(guò)質(zhì)子交換膜的，這個(gè)電子，只能經(jīng)外部電路，到達(dá)燃料電池陰極板，這個(gè)電子，只能經(jīng)外部電路，到達(dá)燃料電池陰極板，從而在外電路中產(chǎn)生電流。電子到達(dá)陰極板后，與氧從而在外電路中產(chǎn)生電流。電子到達(dá)陰極板后，與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧，原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于

10、供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽(yáng)極板供應(yīng)氫，不斷地給陽(yáng)極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時(shí)把水給陰極板供應(yīng)空氣，并及時(shí)把水( (蒸氣蒸氣) )帶走，就可以帶走，就可以不斷地提供電能。不斷地提供電能。 燃料電池發(fā)出的電，經(jīng)逆變器、燃料電池發(fā)出的電，經(jīng)逆變器、控制器等裝置，給電動(dòng)機(jī)供電，再控制器等裝置，給電動(dòng)機(jī)供電，再經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)橋等帶動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)橋等帶動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，就可使車(chē)輛在路上行駛。動(dòng)，就可使車(chē)輛在路上行駛。 氫燃料電池車(chē)的工作原理：給電動(dòng)機(jī)供電：給電動(dòng)機(jī)供電： 氫燃料電池車(chē)的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑，劣氫燃料電池車(chē)的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑，劣勢(shì)也是顯而易見(jiàn)。隨著科技的進(jìn)步，曾經(jīng)困勢(shì)也是顯而易見(jiàn)。隨著科技的進(jìn)步，曾經(jīng)困擾氫燃料電池發(fā)展的諸如安全性、氫燃料的擾氫燃料電池發(fā)展的諸如安全性、氫燃料的貯存技術(shù)等問(wèn)題已經(jīng)逐步攻克并不斷完善，貯存技術(shù)等問(wèn)題已經(jīng)逐