混合型燃料电池

混合型燃料电池（精选12篇）

混合型燃料电池 第1篇

关键词：直接甲醇燃料电池,混合模型,神经网络,Matlab仿真

直接甲醇燃料电池DMFC(Direct Methanol Fuel Cell)是直接利用甲醇作为燃料,以氧气或空气作为氧化剂的一种新型燃料电池。由于甲醇是常温常压下结构最简单的一种液态有机化合物,储存方便、来源丰富、价格便宜,从而被认为一种理想的再生燃料,因此直接甲醇燃料电池具有系统结构简单、体积能量密度高等优点而广受关注。

影响DMFC工作性能的因素有很多,例如甲醇溶液的浓度、阴极空气的进料速度、电堆反应的内部温度等。所以,对于其复杂的非线性系统,建立能够描述电池综合性能的模型对设计控制方案、调试控制系统和确定控制器参数、寻找DMFC的最优化工作条件提供了理论依据和可靠的参考。

在已经公开的文献中,有一些已经建立了数学模型和半经验模型[1,2]。这些模型最大的优点是具有非常明确的物理意义,在一定程度上反映了燃料电池的运行性能,并对后期研究电池的控制系统提供了宝贵的参考。但是由于被控对象物理、化学机理的复杂性及分布参数的影响,导致模型的计算过程繁琐,用于研究具有复杂耦合的多入/多出DMFC系统时,计算误差较大。

人工神经网络ANN(Artificial Neural Network)具有高度的自学习、自组织和自适应能力,加上神经网络自身的非线性,通过学习和训练系统的输入/输出数据,就可以获取网络的权值和结构,从而得出隐含在系统输入和输出数据中的关系。且不需要知道具体的精确数学模型,只需用神经网络就能逼近系统输入和输出之间的非线性关系,从而建立系统的模型[3,4]。在机理模型和ANN模型的基础上,本文提出对DMFC建立一种将机理模型和ANN模型相结合的混合模型[5],该模型经仿真验证具有比机理模型更好的精度。

1 DMFC的机理模型

在DMFC中,甲醇溶液在阳极催化剂作用下发生电化学氧化反应:

氧气在阴极催化剂作用下发生电化学还原反应:

电池的总反应为甲醇的完全氧化:

甲醇在阳极转换成二氧化碳、质子和电子,质子穿过质子交换膜在阴极与氧气反应,电子通过外电路到达阴极。氧气在阴极的催化剂作用下发生还原反应,生成水。

直接甲醇燃料电池的系统结构图如图1所示。

为了最小化甲醇的渗透,在阳极,系统使用稀释了的甲醇溶液。甲醇溶液在混合罐里被稀释,同时混合罐里收集了从阴极反应生成的水和空气混合物以及从阳极生成的CO2和燃料混合物,空气和二氧化碳随后进入周围的空气中。循环泵持续地将混合罐里的燃料送入电池反应堆;液泵定时地将水罐里的水送入混合罐;空气泵不仅提供阴极所需的氧气,同时也使水蒸气经由冷凝器进入混合罐。系统中的气态水经过冷凝器还原为液态水,重新回到阳极循环回路里来保持系统的水平衡。

对于本例中燃料电池的电压,考虑了Nernst电压、阴阳极过电势、电解质膜过电势、甲醇渗透产生的过电势[6]。DMFC电动势与反应中的参数关系如下:

式中,Ucell为DMFC的输出电压,Unernst为Nernst电压,Ua为阳极过电势,Uc为阴极过电势,Ume为电解质膜过电势,Uxcover为甲醇渗透产生的过电势。

根据燃料电池的热力学方程,可以得到其Nernst表达式:

式中,△G0为吉布斯标准自由能变,R为气体常数,T为温度,n为反应过程中传导电子数,F为法拉第常数,p为分压。

阳极过电势Ua的计算公式为:

式中,a为给定反应物常数,αa为传递系数,J为电流密度。

阴极过电势Uc的计算公式为:

电解质膜过电势Ume的计算公式为:

式中,Ωme为状态电阻。

甲醇渗透产生的过电势Uxcover计算公式为:

式中,x为经验常数。

2 DMFC系统的ANN模型和混合模型

2.1 ANN模型

本文中的ANN网络为2层前馈误差反向传播网络BP(Error Back Propagation),如图2所示。BP网络是一种具有3层或3层以上神经元的神经元网络,包括输入层、中间层(隐层)和输出层。它具有非线性映射能力和泛化能力,允许输入样本中带有较大的误差甚至个别错误,个别样本中的误差不会左右对权值的调整。BP网络的传递函数必须要求是可微的,所以隐层采用的是S形传输函数(tansig),输出层采用的是线性传递函数(purelin)。隐层神经元数目的选择较为复杂,往往需要根据经验和多次实验来确定,因而不存在理想的解析式来表示。隐层神经元数目与问题的要求、输入/输出单元的数目都有直接关系。神经元数目太多会导致学习时间过长、容错性差。

为了最优化网络,隐层的神经元个数、训练步数以及学习率都是在训练过程中经过反复试错法来具体确定[7]。该BP网络的隐层神经元个数为15。

在本文的神经网络中,输入参数可为甲醇溶液浓度、电流密度、阴极空气进料速度、电堆反应的内部温度等。输出参数可为电池的输出电压、溶液的出口温度等。燃料电池的神经网络映射图如图3所示。

2.2 训练、测试和验证ANN

对BP网络通过输入/输出样本集实行网络训练的过程,也是对网络阈值和权值进行学习和修正的过程。最终,使网络实现给定的输入/输出映射关系。

数据集分为训练数据、测试数据和验证数据三部分。训练数据集用来训练神经网络得到合适的权值,训练过程中,随着训练步长的增加,误差函数会减少,通过监测测试数据集的误差来决定何时停止训练过程。测试数据的误差通常会小于训练数据的误差。如果2个误差数量相等了,就需要停止训练来确认网络是否“过拟合”了。验证数据用来评定训练过的神经网络的性能是否达到要求。网络的测试过程需要遵循“交叉测试”原则,以保证测试的有效性和准确、全面性。“交叉测试”是常用的测试方法,可将数据集分成5份或者更多,轮流将其中4份作为训练数据,1份作为测试数据进行试验。每次试验都会得出相应的正确率(或差错率)。5次结果的正确率(或差错率)的平均值作为对算法精度的估计,但还需要进行多次交叉验证再求其均值,作为对算法准确性的估计。

如果ANN训练完成,模型就可以给出输出变量的预测[8,9]。图4为在学习过程中误差性能曲线。

2.3 混合模型的构建

本文构建的是一个乘法混合模型,包括机理模型和ANN模型,如图5所示。混合模型的输出(本文中为电池的电压)可以用混合模型表达式描述:

由实验数据得到输入矢量和输出矢量Y′。通过机理模型,由可以得到一个输出值Yphy。Y′/Yphy的比值就是ANN需要补偿的值。ANN模型根据输入和比值矢量来训练,训练好的神经网络模型和机理模型相结合,得到一个输出变量的预测[10],如图6所示。

3 混合模型验证

混合模型的验证包括混合模型的仿真结果和机理模型的结果以及实验结果的对比。如图7所示是混合模型与由机理模型得到的数据结果和实验数据的对比。该实验数据在阴极压力为2 bar,阴极空气流速1.12 cm3/min条件下得到[1]。

图7(a)、(b)、(c)的反应温度和甲醇溶液浓度略有不同。机理模型的点在某些区域有明显的偏差,有一半的机理模型数据点在实验数据点和仿真曲线的外缘,偏差较大。而仿真曲线在一定误差范围内,有很大程度的吻合性,因此混合模型的曲线能给出较好地预测。

为了更明显表达模型的性能,图8给出了基于2个输入变量(温度和电流密度)下的混合模型的仿真结果与实验数据的三维对比图:圆形为实验数据,星号※为仿真结果。该三维图形清晰地表达了混合模型的精确性。由图8可以看出,绝大多数的仿真结果都能与实验点有较好吻合。但由于实际实验情况不够完善,没能进行密集的数据采集,神经网络训练不够充分,导致没有足够的信息量来提供绝对精准的预测,因此仍然存在偏差点。

除了由仿真图形直观地判断模型的好坏,模型的性能还可以由均方根误差(RMSE)来评估。RMSE的定义式为:。其中mi是由实验而来的实际值,pi是由模型而来的预测值,N代表数据点的个数。本例中,单独的ANN模型的均方根误差值为0.033 76,而混合模型得到的均方根误差值为0.018 19。

在混合模型验证部分出现了一些偏差点,这是由于实验数据点采集稀疏、训练数据较少导致网络不够精确引起的。因此,想要获得更精确的网络和图形必须加强对实验点的采集。在训练过程中,可以通过增加隐藏层、增加训练数据和改变隐含层的传递函数来解决误差大的问题。

在本文讨论的混合模型训练过程中,训练出的混合模型计算迅速、便于使用,而且可以根据实际情况做出快速更改。混合模型结合了机理模型和ANN模型而成,机理模型精度的缺陷可以由ANN模型来补偿。因此适合作为燃料电池系统的多维映射(尤其在机理模型无法使用的时候)。仿真结果表明,该方法可以对电池电压提供良好的近似预测,为设计故障检测诊断系统奠定了基础。

参考文献

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燃料电池的发电技术 第2篇

燃料电池发电技术

摘要：概述了燃料电池的原理和分类，以及他们的反应原理及技术和燃料电池发电技术做了初步介绍。

关键词：燃料电池，发电

引言：随着社会经济的高速发展，人们对能源的依赖越来越严重，而生存环境的持续恶化又催促人们不断寻求清洁能源。燃料电池由于其环保性和高效性被誉为继火力发电、水力发电、核电之后的第四代发电技术，越来越多的国家和地区投入更多的资金对其进行研究并使其产业化。

一：燃料电池简介

燃料电池（Fuel cell），是一种使用燃料进行化学反应产生电力的装置，最早于1839年由英国的Grove所发明。最常见是以氢氧为燃料的质子交换膜燃料电池，由于燃料价格便宜，加上对人体无化学危险、对环境无害，发电后产生纯水和热，20世纪60年代应用在美国军方，后于1965年应用于美国双子星座5号飞船。现在也有一些笔记型电脑开始研究使用燃料电池。但由于产生的电量太小，且无法瞬间提供大量电能，只能用于平稳供电上。

燃料电池其原理：它是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。这里以氢-氧燃料电池为例来说明燃料电池

氢-氧燃料电池反应原理 这个反映是电觧水的逆过程。电极应为： 负极：H2 +2OH-→2H2O +2e-

正极：1/2O2 +H2O+ 2e-→2OH-

电池反应：H2 +1/2O2==H2O

图1 燃料电池工作原理示意图 燃料电池的类型：

碱性燃料电池（AFC）——采用氢氧化钾溶液作为电解液。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）——采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。

磷酸燃料电池（PAFC）——采用200℃高温下的磷酸作为其电解质。

熔融碳酸燃料电池（MCFC）

固态氧燃料电池（SOFC）——采用固态电解质

二：燃料电池发电系统

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。

燃料电池发电是在一定条件下使H2、天然气和煤气（主要是H2）与氧化剂（空气中的O2）发生化学反应，将化学能直接转换为电能和热能的过程。与常规电池的不同之处在于：只要有燃料和氧化剂供给，就会有持续不断的电力输出。与常规的火力发电不同，它不受卡诺循环（由两个绝热过程和两个等温过程构成的循环过程）的限制，能量转换效率高。燃料电池除可发电外，还可作为电动汽车的电源。在对众多的蓄电池以及一次电源的研究以及应 新型材料及其应用论文--《燃料电池发电技术》

用中发现：质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种不经过燃烧直接以电化学反应连续地把燃料和氧化剂中的化学能直接转换成电能的发电装置，具有能量转换效率高（一般都在40-50％，而内燃机仅为18％-24％）、无污染、启动快、电池寿命长、比功率、比能量高等优点。

1.磷酸燃料电池(PAFC)发电技术

磷酸型燃料电池由多节单电池按压滤机方式组装以构成电池组。

碱性燃料电池在载人航天飞行中的成功应用，证明了按电化学方式直接将化学能转化为电能的燃料电池的高效与可靠性，为提高能源的利用效率，人们希望将这种高效发电方式用于地面发电。

以磷酸为电解质的磷酸型氢氧燃料电池首先取得突破。至今，其技术获得了高度发展，已进行了规模为11000kW~4500kW的电站试验，定型产品PC25(200kW)已投放市场，有数百台这种电站在世界各地运行，运行试验证明，这种燃料电池分散电站的运行高度可靠，可作为不间断电源应用，其热电效率达40%，热电联产时其燃料的利用率达60% ~70%。

图2 PAFC的反应原理

目前氢的贮存与运输均有不少技术问题需待解决，各国正在积极进行攻关研究一旦这一系列的技术问题得到解决，燃料电池就可利用由太阳能，核能等发出的电来电解水所制备出的氢作为燃料。

在以矿物燃料为原始燃料时，则需经化学转化的过程，例如煤的气化，天然气或汽油的蒸气转化等，通过这些方法将矿物燃料先转化为富氢气体，才可以送入电池作为燃料电池的燃料。

磷酸燃料电池的输出为直流电，而大部分用户的电器均使用交流电，因此，需要把燃料电池输出的直流电经逆变器转换成交流电后再提供给用户使用。磷酸燃料电池的内阻较常规化学电源如铅酸蓄电池大，所以，当输出电流变化时它的工作电压变化幅度大，为解决这一问题，常在燃料电池的输出和逆变器之间加一个振荡变流器(chopper)，它的功能是升压或降，以确保供给用户电力的工作电压维持恒定。

燃料电池应是一个能够自动运行的发电厂，因此，对于磷酸燃料电池来说，其氧化剂的供应，电池废热的排出，反应生成水的回收等均需进行控制与管理，再加上还需对电力输出逆变进行控制与管理等，所有这些必须齐备才能构成一个完整的燃料电池系统。

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图3 磷酸燃料电池系统方框图 2.质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由若干单电池串联而成，单电池由表面涂有催化剂的多孔阳极

多孔阴极和置于二者之间的固体聚合物电解质构成。其工作原理如图4所示，当分别向阳极和阴极供给氢气与氧气时，进入多孔阳极的氢原子在催化剂作用下被离化为氢离子和电子，氢离子经由电解质转移到阴极，电子经外电路负载流向阴极，氢离子与阴极的氧原子及电子结合成水分子，因此 PEMFC的电化学反应为：

图4 PEMFC的反应原理

(1)原料来源广泛，通过对石油，天燃气，煤炭还有沼气，甲醇，水植物等加工取得，来之不尽，取之不竭。

(2)无污染，因没有燃烧过程，不排放有害气体，它的排出物是氢氧结合的纯水。(3)无燥音，其发电过程是电化学反应过程，没有机械运动，所以没有噪音。(4)能源转换效率高，因其工作温度低，能耗少，能源转换效率理论上可高达。

欲使PEMFC依负荷的变化，长时间稳定的向负载提供电能，必须给电池组配置以下4个功能单元，即燃料及氧化剂贮存与供给单元，电池湿度，温度调节单元，功率变换单元及系统控制单元等，这样，方能构成一个实用化的，完整的PEMFC发电系统。如图5

图5 质子交换膜燃料电池发电系统示意图

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3.熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)发电技术

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)以碱金属（Li﹑Na﹑K）的熔融碳酸盐为电解质，富氢燃料天然气甲烷煤气等转化而成为燃料，氧气空气加CO2为氧化剂，工作温度约为650℃，余热利用价值高，点催化剂以镍为主，无需使用贵金属，发电效率高。MCFC的反应原理如图

图6 MCFC的反应原理

MCFC单电池是由阴极、电解质、电解质隔膜和阳极组成，若组成电池堆，则还需要双极板、集流器、气泡屏等组件，其中，隔膜是MCFC的核心部件，必须强度高、耐高温熔盐腐蚀、浸入熔盐电解质后能够阻挡气体通过，并且有良好的离子导电性能（MCFC的导电离子是CO32-).通过对多种材料的筛选和多年的研究，目前已普遍采用偏铝酸锂来制备MCFC隔膜。

美国从1976年开始开发MCFC，主要的开商有能源研究所(Energy Research Corporation，ERC)和MC Power公司，ERC在1991至1994年间先后完成了25 kW、70 kW、125 kW电池组的试验，并于1996年建成了世界上功率最大的2MW MCFC电站，直接燃用脱硫后的天然气。2000年，ERC设计的单电池堆出力达到250 kW并进入商业化。2005年，兆瓦级的MCFC进入商业化。日本从1981年开始研究MCFC，并于1987年研究成功10 kW MCFC发电设备，1997年1MW MCFC电站在日本川越火电厂投运。日立公司2000年开发出1 MW MCFC发电装置。东芝公司开发出低成本的10 kW MCFC发电装置。此外，荷兰、德国、意大利、韩国等国家也于20世纪90年代建成相关的试验电站。我国于1991年由原电力工业部哈尔滨电站成套设备研究所研制出由7个MCFC单电池组成的电池组，上海交通大学和大连化学物理研究所都于2001年完成了1 kwMCFC电站的试验。

MCFC试验电站的建成和运行为MCFC商业化提供了丰富的经验，各国的科学家正在研究改进MCFC的关键材料和技术应用。

MCFC工作温度高，余热利用价值高，可以与煤气化联合循环结合组成高效的洁净煤发电技术。

4.固体氧化物燃料电池

同体氧化物燃料电池(SOFC)以固态氧化钇、氧化锆为电解质，天然气、气化煤气、碳氢化合物为燃料，氧气为氧化剂。固态氧化钇、氧化锆电解质在高温下有很强的离子传导功能，能够传导02～，电解质将电池分隔为燃料极(阳极)和空气极(阴极)。氧分子在空气极得到电子，被还原成02～，然后通过电解质传输到阳极，在阳极与氢气(或一氧化碳)发生反应。生成水(或二氧化碳)和电子。在迄今为止人类所发明的能源转化方式中，SOFC的转换效率是最高的，其反应原理如图

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图7 SOFC的反应原理

从原理与结构上讲，固体氧化物燃料电池是一种理想的燃料电池，它不但具有其他燃料电池高效，环境友好的优点，而且还具有以下突出优点

固体氧化物燃料电池是全固体结构，无使用液体电解质带来的腐蚀和电解液流失问题，可望实现长寿命运行，固体氧化物燃料电池在800~1000 下工作，不但电催化剂无需采用贵金属，而且还可直接采用天然气，煤气和碳氢化合物作燃料，简化了电池系统，固体氧化物燃料电池排出的高质量余热可与燃气，蒸汽轮机等构成联合循环发电系统，会大大提高总发电效率。

图8 100kw SOFC系统示意图

固体氧化物燃料电池技术的难点也源于它的高工作温度，电池的关键部件阳极隔膜，阴极和联结材料等在电池的工作条件下必须具备化学与热的相容性，即在电池工作条件下，电 新型材料及其应用论文--《燃料电池发电技术》

池构成材料间不但不能发生化学反应，而且其热膨胀系数也应相互匹配。

固体氧化物燃料电池最适宜的用途是与煤气化和燃气，蒸汽轮机构成联合循环发电系统，建造中心电站或分散式电站，这样既能提高能源利用率，又可消除对环境的污染。

三：燃料电池发电的应用前景

目前，美国、加拿大、日本、韩国以及欧洲的很多国家都把燃料电池发电技术提高到事关“国家能源安全”的战略高度，投入大量资金予以资助和研发。我国是能源消耗大国，以煤和石油为主，能源利用率低，污染严重；同时，近年来我国由于自然灾害或人为因素导致的大面积停电事故，给社会和经济造成巨大损失。如果在电网中有许多分布式电源在供电，则供电的可靠性和供电质量将会大大改善。分布式电源作为我国大电网的有效补充，如果能够得到较快的发展，电网抵御各种灾害的能力将会有很大提高。随着国民经济的发展，备用电源需求日益增大，如移动通信机站、军用移动指挥系统、野外医疗中心、固定或移动办公设施等的备用电源，需要配备技术性和经济性好的备用电源，而燃料电池中的PEMFC刚好能实现这个功能。从燃料电池发展的研究现状来看，我国在燃料电池发电方面的技术与发达国家如美国、加拿大、日本等相距甚远。我国要发展燃料电池技术，需要引进、消化及吸收国外先进技术，加快完成技术革新。

四：结束语

燃料电池作为高效、清洁、友好的新能源技术，已经得到越来越多国家的重视，掌握清洁高效的发电技术对国家能源和安全具有重要的战略意义，而燃料电池正是高效环保的发电技术之一。随着我国西气东送、天然气管网的不断完善，对电网可靠性和稳定性要求的不断提高，以及对环保要求的不断提高，燃料电池会起到越来越重要的作用。

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燃料电池的激情 第3篇

早在200多年前，英国人戴维就首先提出了燃料电池的原理，在30多年后的1839年，另一位英国人格罗夫第一个制作出了氢一氧燃料电池。但是直到上个世纪末，燃料电池才以它独特的优点得到了世界越来越多的关注和研究，成为能源技术研究的舞台上最激情四射的舞者。

《美国向氢经济过渡的2030年远景展望报告》将开发燃料电池技术，特别是开发氢能技术。列为涉及国家安全的技术之一，提出要走以氢能为能源基础的经济发展道路。此外，美国能源部制定了“氢计划”，计划在2010年实现燃料电池汽车氢燃料的市场份额达到25％。

对这个存在了两个世纪的“老技术”，我们是否应该给予更多的重视，也许，它真会是一个不错的商业机会!

燃料电池原理

燃料电池由燃料、氧化剂、电极和电解质四个主要部分组成。常用的燃料有氢、甲醇、液氨和天然气等，氧化剂主要为空气中的氧。由电催化剂和防水剂组成的“燃料电极”(负极)和“氧电极”{正极)是燃料电池的重要部件，正负两极由电解质隔开。在电催化剂(目前主要为铂金属，约占燃科电池一半以上的成本)的作用下，分布在两个电极上的燃料和氧化剂与电解质一起发生化学反应，产生的电子由导线引出，这样就发出电了。只要不断地有燃料和氧化剂输入，燃料电池就可以持续地供电，而不像干电池和蓄电池那样随着反应物消耗殆尽就寿终正寝了。从本质上说，燃料电池是一种发电装置，它和普通电池一样是将化学能转化为电能，但是人们习惯上更喜欢称之为“电池”。

广泛的应用

高效、洁净是燃料电池的最大特点，但是更具魅力的是它的应用领域非常广泛。根据工作温度和发电功率的不同，燃料电池的应用领域可分四类：

1、大型发电。可替代火力、水力或核能发电，用于商业发电和工业生产；

2、住宅发电。可建在公寓、办公楼等地带，用于分散发电和余热利用；

3、航天航海及变通运输。用于宇宙飞船、潜艇、机器人、汽车、交通艇等的动力系统；

混合型燃料电池 第4篇

作为近、中期的辅助性技术, 替代能源汽车技术的节能减排效果有限[1]。燃料电池电动汽车 (FCEV) 是一种高效、清洁的车型, 具有几乎无NOx、SOx和粉尘排放, CO和VOC的排放量也很低的特点[2], 但FCEV依然存在一些问题。1) 燃料电池电动汽车单以燃料电池作为动力源时, 所有负荷都由它承担, 电堆工况变化剧烈, 性能衰退快[3]。2) 燃料电池的能量不能反向流动, 无法回收制动能量, 需设置可以储存能量的环节。3) 燃料电池在负载动态变化时电压变化大, 使用时须在燃料电池与负载之间加入DC/DC变换器。因此, 现多以燃料电池作为主动力源, 增加蓄电池组或超级电容器作为辅助动力源。

本文以荣威E50为原型车, 对汽车动力系统参数进行计算;采用功率跟随思想设计燃料电池电动汽车的能量管理策略, 最后用Matlab建立仿真模型进行仿真验证。

2 动力系统参数计算

电电混合燃料电池电动汽车系统结构见图1。原型车为上海荣威公司生产的荣威E50纯电动汽车, 整车具体参数为:空气阻力系数CD=0.3, 迎风面积A=1.949 m2, 轮胎滚动半径R=0.27 m, 最高车速130 km/h, 滚动阻力系数f=0.01, 轴距2.305 m, 车重1 080 kg, 最大爬坡度20%。

首先, 根据汽车理论, 以最高车速vmax来确定电机的最大功率Pmax 1:

式中:η为传动效率;f为滚动阻力系数;CD为空气阻力系数;A为迎风面积。

考虑到乘客和载重, 整车质量取m=1 300 kg, 最高车速取vmax=130 km/h, 传动效率η=0.9, 将参数带入式 (1) 可得Pmax 1≈24 k W。

其次, 根据最大爬坡度αmax来确定电机的最大功率Pmax 2:

假定爬坡时车速为50 km/h, 将参数带入式 (2) 可得Pmax 2≈42 k W。

电机的最大功率必须满足P≥max{Pmax 1, Pmax 2}, 因此选取1台最大功率为42 k W, 额定功率25 k W的电机作为燃料电池汽车电机。在城市循环工况下, 燃料电池电动汽车的混合度为50%时, 氢气消耗率最低[2], 考虑到变换器的效率 (ηDC-DC=0.95) , 燃料电池的最大输出功率选为22 k W, 额定功率18 k W。

超级电容器组不仅要满足汽车启动、加速、爬坡时的功率需求, 还需满足制动时吸收回馈能量的需求。即满足下式:

式中:v为汽车制动速度;C为超级电容器组额定容量;η为传动效率。

利用超级电容放电功率等于输出功率与内阻RES上消耗功率之和这一功率平衡关系, 可由下式确定超级电容规模和数量:

式中:m为超级电容器组串联数目;n为超级电容器并联组数;P0为系统要求的输出功率;t为超级电容器组持续输出功率时间;ηC-CD为超级电容器组和DC/DC变换器的效率;RES为单体超级电容器的内阻;K1为超级电容器组均一系数;C为单体超级电容器的额定容量;UCN为单体超级电容器额定工作电压。

由式 (3) 和式 (4) 可确定仿真用超级电容器组由10 000 F/2.7 V超级电容器10并50串构成。

3 混合动力系统能量管理策略设计

车辆正常行驶时, 超级电容器的电荷状态 (SOC) 在最低设定值与最高设定值之间, 燃料电池应在某一设定的范围内输出功率, 超级电容器不工作;超级电容器的SOC低于最低设定值时, 燃料电池输出功率不仅满足车辆驱动, 还要为超级电容器充电, 直到超级电容器SOC值达到最高设定值时, 充电停止;车辆启动时, 燃料电池预热, 超级电容器提供启动所需的能量;车辆加速或爬坡时, 燃料电池和超级电容器共同提供能量。车辆制动时, 超级电容器吸收回馈能量[4,5]。

超级电容器组SOC最低设定值必须满足超级电容器剩余的能量能够提供汽车一次最大加速所需的能量, 最高设定值必须满足能够完全吸收汽车最大速度制动所产生的能量[6]。

参考国际通用城市道路循环UDDS (urban dynamometer driving schedule) 工况的数据[7], 在该工况下汽车最高车速为91 km/h, 平均车速为31km/h, 启停和车速低于20 km/h的时间约占工况总时间的30%。

式 (5) 为汽车最大加速时电机功率公式, 取汽车最大加速末速度vf=91 km/h, 百米加速时间t=16 s, 通过式 (3) 和式 (5) 确定超级电容器组SOC工作区间为0.4~0.8。

通过式 (1) 计算, 车速为20 km/h时电机消耗功率为0.85 k W, 超级电容可单独提供能量。因此设置在汽车时速低于20 km/h时由超级电容单独工作, 避免燃料电池的频繁开关。

同样通过式 (1) 可算出最高车速下电机消耗的功率为10 k W, 在燃料电池的额定功率范围内。因此, 正常行驶时燃料电池提供能量, 当加速或爬坡电机需求功率大于燃料电池额定功率时, 再由超级电容器和燃料电池共同提供能量。

根据上述思想, 设计超级电容器和燃料电池的控制规则, 详见表1与表2。

通过表1、表2可看出, 超级电容器和燃料电池共有3种工作状态:超级电容器单独工作、燃料电池单独工作、超级电容器和燃料电池共同工作。当两者共同工作时, 由于两变换器的输出阻抗存在差异, 不能够平均分担负载电流, 引起动力系统的输出功率达不到所设计的最大功率。可考虑加入均流控制, 来解决功率分配不均的问题。

4 均流控制技术

常见的均流方法有下垂法、主从设置法、平均电流自动均流法、最大电流自动均流法等。其中主从设置法适用于采用电流型控制的并联开关电源系统中, 且均流精度高[8];缺点是主从模块之间需要通讯联系, 如果并联模块较多系统就很复杂。本文只有2个电源模块, 可以使用该方法进行均流。

图2是主从设置法的原理图, 在并联的模块中选取一个作为主模块 (master) , 其它的模块作为从模块 (slave) 。主模块通过电压反馈来实现并联系统输出电压的调节, 从模块根据主模块所输出的电流, 使其输出电流跟踪主模块的输出电流。

燃料电池后接变换器采用推挽正激变换器, 结构如图3所示。

电气参数:UFC=120~240 V, C=50μF, Rload=8Ω, Lf=1 000μF, Cf=1 000μF, n=3.3。

PI控制器参数:电流内环KP=1.1, KI=0.01;电压外环KP=0.8, KI=132。

超级电容后接变换器采用两象限电流变换器, 结构如图4所示。

图4中, Ubus为燃料电池和超级电容并联母线电压。

电气参数:Usc=135 V, L1=60μH, C1=1 000μF, Rep=10 kΩ, Res=0.01Ω, Csc=2 000 F。

超级电容充电和放电模式都采用电压电流双闭环控制, PI控制器参数如下:Boost模式, 电流内环KP=0.1, KI=70;电压外环KP=0.5, KI=20。Buck模式, 电流内环KP=0.05, KI=20;电压外环KP=0.05, KI=20。

将燃料电池作为主模块, 超级电容器作为从模块设计均流控制器。设置负载功率为20 k W, 先将2个电源模块直接并联供电, 0.3 s时加入主从设置均流算法, 仿真结果见图5。

可以看出直接并联时, 燃料电池的稳态输出电流是35.2 A, 超级电容器的稳态输出电流是14.8 A, 均流误差为81.6%;加入均流算法后, 燃料电池的稳态输出电流是25.3 A, 超级电容器的稳态输出电流是24.6 A, 均流误差为2.8%, 满足均流误差小于5%的标准。

5 仿真结果及结论

在Matlab环境下搭建仿真模块, 对设计的能量管理策略进行验证。

为模拟汽车工况的变化, 在Matlab中进行以下设置:将超级电容器SOC初始值设为0.6, 负载功率为0.8 k W;0.2 s时, 将超级电容SOC值降至0.3, 负载功率增至8 k W;0.4 s时, 将超级电容器SOC值恢复到初始值, 负载功率不变;0.6 s, 将负载功率增至20 k W, 超级电容器SOC值不变, 仿真结果见图6~图8。

从图6和图7可看出, 在0~0.2 s时, 负载功率由超级电容器提供, 燃料电池不工作。在0.2~0.4 s时, 燃料电池不仅提供负载所需功率, 还对超级电容器进行充电。在0.4~0.6 s时, 负载功率由燃料电池提供, 超级电容器不工作。在0.6~0.8 s时, 燃料电池和超级电容器共同为负载提供能量。当负载功率和SOC发生变化时, 燃料电池和超级电容器能按照设计的控制策略工作。

从图8可看出, 在负载不断增加和燃料电池与超级电容器的工作状态不断切换的情况下, 负载电压都能够保持稳定。

根据燃料电池电压输出特性偏软、动态响应差和超级电容器可快速充放电、功率密度大但能量密度较小等特点, 参考国际通用城市道路循环UDDS工况的数据, 设计了一种能量管理策略。仿真结果表明, 在该控制策略下变换器能够根据负载功率和超级电容SOC的变化正确分配功率。

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现有燃料电池的改进措施 第5篇

作者：张忠伟

学号：10083496

班级：工优080

摘要：介绍了现有的燃料电池及其分类，在应用过程中所遇到的相关问题及最新的改进措施。

关键词：燃料电池，应用，改进措施。

1.按燃料电池的运行机理分，分为酸性燃料电池和碱性燃料电池。2.按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质。

燃料电池可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）等、直接甲醇燃料电池(DMFC)、微生物燃料电池(MFC)。

3.按燃料类型分，有氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料，汽油、柴油和天然气等气体燃料，有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料。

氢能源燃料电池的改进

一项研究指出，新的高温燃料电池也许能提高燃料电池的“开采到车轮”效率。这个改进了的燃料电池，能用过剩的燃料电池热量来驱动碳氢化合物到氢的反应，来生产制造电力所需要的氢。在这个新的固体氧化物燃料电池中，将碳氢化合物转化为氢的阳极上添了一个钌和铈的“重整层”，使转化过程中阳极上没有碳的沉积。过去，燃料电池内，镍阳极上的碳沉积(也叫炼焦)，使科学家不能利用燃料电池热量将碳氢化合物“重整”为氢的这种高能量效率的方法。当将重整层加到阳极上后，重整层从高纯度的碳氢化合物燃料异辛烷中生产出氢。这种燃料电池能达到0．3—0．6W／cm 的能密度。

质子交换膜燃料电池

PEMFC的性能受压力和温度等条件及电池堆内部结构的影响，存在着很多难以确定的参数。模拟退火(SAA)算法、遗传(GA)算法和粒子群优化(PSO)算法等已对这些参数进行了优化，但仍有不足，如存在可能陷入局部极值的问题PSO算法以种群行为原则来激励粒子的运动。每个潜在解与粒子的速度相联系，该速度不停地根据粒子及与该粒子邻近的粒子的经验来调整，总是希望粒子向更好的方向发展。改进PSO算法是一种随着算法迭代次数的增加使惯性权重线性下降的方法，实现了动态地修改惯性权值，采用改进PSO算法，对PEMFC的极化曲线模型进行参数估计，以寻找一组最优解，提出了一种优化燃料电池模型的方法，并用于质子交换膜燃料电池的极化曲线模型，以得到最优参数。结果表明，这种优化模型的平均平方误差(MSE)为4．42 x 10 V，相关系数为99．87％，数学模型和实验数据之间的拟合精度高。

Nafion质子交换膜

应用于固体聚合物燃料电池中但因存在甲醇渗透问题，使其在直接甲醇燃料电池中的应用受到限制。由于Nafion膜具有多种优良特性，特别是极佳的质子导电性能，使它成为DMFC中质子交换膜的首选。这种DMFC的电池性能十分优良，能量密度可达0．18W/cm2以上.Nation膜应用于直接甲醇燃料电池中还有许多亟待解决的问题。其中之一是在对Nafion膜的修饰改性后，降低了甲醇分子渗透率的同时也降低了膜的质子导电性，使电池性能受到影响。因此，以后的研究工作应着眼于在保持Nation膜优良质子导电性的情况下，对其进行改进，降低甲醇渗透率，使电池的综合能量效率得以提高。

碱性介质空气电极性能的改进：

La2O3，作为催化层的添加剂可以提高催化剂对氧气还原的催化活性,在碱性介质中，La2O3是对空气电极具有较理想的助催化效果的添加剂。在催化层中掺杂1．8％(质量百分数)La2O3最利于空气电极中氧气的扩散及过氧化氢根离子在催化剂Mn5O8 和γ-Mn2O3 上面吸附、分解．从而降低HO2对电极性能的负面影响；并且，在此条件下，相应锌-空气电池的放电电压最高锰的氧化物作为空气电极的催化剂具有高效、价廉的优点在此基础好上添加少量的稀土氧化物La2O3可以提高空气电极的放电电压，在一定程度上减轻空气电极的极化。这将有利于空气电极在大电流放电场合下的运用(如应用于电动汽车等领域)

美国利用纳米材料改进燃料电池: 低温燃料电池一般需要铂来作催化剂。但在发电过程中，会产生一氧化碳。如果不加以处理，一氧化碳就会使铂催化剂失去效用。为此，制作燃料电池时就需要建立专门的系统，一-102用于把一氧化碳转化成二氧化碳，但这一过程费时费力。由威斯康星大学的詹姆斯教授带领的研究小组发现的一项新成果将影响燃料电池的发展。他们在聚合电解膜(PEM)上包上纳米材料。结果发现，铂会催化一氧化碳和水反应，生成二氧化碳等。这样，就不需要专门加温来排除掉一氧化碳了。

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会发电的燃料电池 第6篇

这套电池技术方案与传统意义上的电池有很大不同，具体表现在工作原理和衍生产品方面。它基于一种含铑元素的特殊分子络合物，这种络合物会以分子的形式嵌入阳极材料，因为阳极的支持材料为碳粉，这使得分子络合物能够均匀分布。然后阳极吸收自由电荷，将它们转移到阴极重新释放，在这一过程当中，电流就生成了。相比过去以“蓄电”为核心的传统电池工作原理，新的燃料电池事实上是靠自己发电来产生电能，同时因为用的是阳极上的分子络合物作催化剂的关系，这一燃料电池技术在发电的同时，还能够顺便产生一些优质的化工产品，让能源得到更全面的利用，实现全无浪费的资源循环。

那么这种有机金属燃料电池具体能够生成哪些化工产品呢?据苏黎世联邦理工学院的汉斯乔格·格鲁茨曼彻教授介绍，电池在发电当中，原料当中的1，2，丙二醇能被转化成多种乳酸，乳酸则可以用来制造生物降解高分子材料，而过去要制造乳酸，就会产生大量处理成本极高的硫酸钙，既不环保也很费钱。同时这一电池方案还会减少制作催化剂时对稀土和贵重金属的需求，更加环保和高效地为其他方面的生产服务。另外，技术人员还希望能够将这种电池的体积缩小，比如放在心脏起搏器里，这样病患也少了很多麻烦。

混合型燃料电池 第7篇

边疆、海岛、偏僻边远地区由于人口居住分散和交通不便导致不能使用电网进行供电,通常采用柴油发电机为当地提供必要的生活用电和生产用电,但柴油的运输和存储费用高,而且柴油发电对环境也造成一定的污染。这些地方往往蕴藏着丰富的可再生能源,因此因地制宜建立由可再生能源与常规电源构成的混合发电系统,可以充分利用可再生能源、降低发电成本、减少环境污染[1,2,3,4],同时为这些电网达不到的地区提供稳定可靠、符合电能质量要求的电力。这种独立混合发电系统一般包括风力发电机、光伏阵列、柴油发电机、燃料电池、蓄电池等[5]。

为提高混合发电系统供电的连续性和稳定性,可在混合发电系统中引入质子交换膜燃料电池(PEMFC)储能系统,PEMFC以磺酸型质子交换膜为电解质,以氢和氧为燃料,由于受到其交换膜的热特性的限制,PEMFC的运行温度比其他燃料电池的运行温度低得多。它具有能量转换效率高、无噪声、无污染、无腐蚀、温度低、冷启动快、寿命长和比功率高等优点[6]。燃料电池储能系统用于混合发电系统已经开展了许多研究[7,8]。文献[5]研究了风-柴-燃料电池的协调控制,指出柴油发电机受额定功率限制调节频率能力有限,燃料电池在负荷启动和风速变化条件下进行功率吞吐,减少了系统电压和频率的波动。文献[9]指出风-燃料电池发电系统中,燃料电池的控制方式包括:按电网调度要求进行有功吞吐和功率因数校正;负荷跟踪;孤岛运行时实现频率和电压的控制。并提出相应的控制策略并通过仿真验证其有效性。文献[10]把风力发电机和光伏阵列作为混合系统的主要发电单元,燃料电池在功率缺额情况下输出有功,电解槽则在功率过剩情况下生产氢气。但文中涉及到的蓄电池的控制,具体的控制方法并未提及。

美国国家可再生能源实验室开发的RPM-SIM仿真平台为分析混合发电系统运行与控制提供了简洁、便利、灵活的仿真工具[10,11],但其缺少燃料电池数学模型,导致在研究含燃料电池的混合发电系统时有一定的局限性。本文首先建立了PEMFC的数学模型,以满足实际混合发电系统动态分析的需要。然后在RPM-SIM仿真平台中搭建了由柴油发电机、异步风力发电机组、负荷和PEMFC构成的小型混合发电系统,对异步风力发电机的起动和负荷变化等情况下的动态过程进行仿真。仿真表明由于负荷和风速的变化,柴油发电机存在超负荷和低出力问题,从而导致频率的偏移。为改善系统频率,本文结合柴油发电机的额定容量及最小出力限制,提出参考功率的计算方法,利用PEMFC和电解槽作为频率调节单元,避免柴油发电机出现上述问题,同时频率得到很大程度的改善。

1 PEMFC数学模型及控制

1.1 PEMFC输出电压

单电池的V-I特性曲线由三部分组成:活化极化区,欧姆极化区和浓差极化区。PEMFC单电池电压等于开路电压减去活化极化、欧姆极化和浓差极化导致的电压损失[12]。Ncell个燃料电池串联后,燃料电池堆的输出电压可表示为

其中:E是燃料电池堆的内部电动势;Vact为活化极化过电势;Vohm为浓差极化过电势;Vconc为欧姆过电势。

1.2 双层电荷层作用

PEMFC内部的等效电路图如图1所示。

在PEMFC内部,两个电极之间隔着一层固体膜。这层膜允许H+通过,而不允许电子通过。电子将从阳极通过外部负载流动,并聚集在阴极表面上,在同一时间与氢质子反应。因此,在阴极和膜之间形成跨边界的极性相反的两个电荷层。这两个层,称为电化学双电层,可以存储电能,像一个超级电容器。

图1等效电路中,Ract为活化极化等效电阻;Rcon为浓度极化等效电阻;Rohm为欧姆极化等效电阻;Vact1为Vact其中一个分量,由一个恒定电压源串联一个温度控制电压源组成;C是双层电荷层作用产生的等效电容。由于PEMFC的电极是多孔的,电容C非常大。电容C两端的电压为

因此,燃料电池堆的输出电压可改写成

1.3 热力学部分

热力学量与电学量之间的类比关系如表1所示。

因此,燃料电池内部的热力学性质可等效为图2中的电路。其中,恒压源ET代表环境温度;热电容Ch两端的电压代表燃料电池堆的整体温度T;RT为空气对流造成的热电阻;qin=(E-Vout)⋅I,包括极化损耗、欧姆损耗和浓度损耗的总热量,将引起燃料电池温度的上升。由热力学等效电路图可列方程:

1.4 功率变换器

变换器的功率控制框图如图3。

d-q同步参考坐标下,通过控制变换器d、q轴电流分量,可以实现变换器输出有功Pinv和无功Qinv的独立控制,也就是在调节有功的同时,可以方便地调节功率因数,使系统能够根据需要为电网提供一定的无功支持,如图3所示。图中的Pref为有功参考值,可根据方程式(5)和式(6)进行计算;Qref为无功参考值,本文主要考察有功功率及相应的频率变化,故此处Qref=0;KP和KQ分别为有功和无功的校正系数;vq为变换器端电压的q轴分量;id和iq分别为变换器输出电流的d、q分量。

参考功率的计算可以根据方程式(5)、式(6)进行计算。

其中:PVL表示系统负荷;∆PLINE为输电线路及变压器的有功损耗;PWT为风力发电机组输出有功;PDG.N为柴油发电机额定容量,PDG.min为其最小出力限制;Pref.FC>0,表示PEMFC输出的参考功率;Pref.ELE<0,表示电解槽吸收的参考功率。根据以上方程计算的结果作为有功参考值,控制储能系统向系统提供有功支持,使柴油发电机的出力PDG保持在PDG.minPDGPDG.N。

2 PEMFC在混合发电系统中的应用算例

2.1 混合发电系统结构及参数

本章基于RPM-SIM仿真平台,构建某小型混合发电系统,系统包括柴油发电机DG、风力发电机组、燃料电池和电解槽、负荷,相关模型可参考文献[10-11]。图4所示为该系统的结构示意图,该系统中以异步风力发电机和柴油发电机作为发电单元,风力发电机组发出的电能经3 kV输电线路,输送到负荷中心。燃料电池堆采用文献[13]中Avista Labs的SR-12质子交换膜燃料电池堆参数,单组电池堆额定电压和额定功率分别为28 V和0.5 kW,多组组合后额定功率为40 kW,通过变换器与系统相连;柴油发电机的额定功率PDG.N为240 kW,最小输出功率PDG.min为40 k W,额定电压为380 V;变压器T1和T2额定容量都为0.15 MVA,一次侧电压为3 kV,二次侧额定电压为380 V,短路电压为4%,短路损耗为3.6 kW;3 kV一回输电线路单位电阻r0=1.969 km,单位电抗x0=0.414 km,线路长为3 km;风力发电单元由三台异步风力发电机组成,每台额定功率为45 kW,起动时间分别为t1=3 s,t2=4s,t3=5 s。负荷(PVL)设定为:0

该独立系统的频率控制由柴油发电机DG来实现,DG有其额定容量PDGN以及最小输出功率PDGmin限制。当DG出力大于PDGN,系统频率将出现持续下降;而当出力小于PDGmin,系统频率将出现上升。这两种情况下如果不加以控制,都可能导致柴油发电机失去频率控制,频率不能恢复至正常水平。可见,DG的运行直接影响到频率的控制,需要控制其运行在合适的范围。

2.2 系统动态仿真

本小节把异步风力发电机组和柴油发电机组作为发电单元,燃料电池并没有接入系统,这里将对混合发电系统的动态过程进行仿真分析,通过仿真结果指出存在的问题。图5中3～6 s期间,3台异步风力发电机依次经历起动到发电过程。单台风力发电机起动过程中会产生较大的冲击电流,最大功率需求达到100 kW,此时DG需要增大出力,出力超过PDGN=240 kW时,此时燃料电池未接入系统,频率将出现严重下降,最大跌至0.6 p.u.,如图6中无燃料电池时的频率曲线。t=6 s后风力发电机组进入发电状态,柴油发电机出力介于PDGN和PDGmin两者之间,系统频率逐步恢复正常水平。

在t=7 s时负荷增加至275 kW,由于此时风速较小,风力发电机组输出功率约为50 kW,DG需要再次增大出力,出力超过PDGN时将过负荷运行,频率控制能力有限,如图6中无燃料电池时的频率曲线,频率又将出现较大幅度的下降,跌落至0.85p.u.。在t=14 s后负荷减小到110 kW,此时风速较大,风力发电机组输出功率约为100 kW;柴油发电机低出力运行,当出力小于PDGmin=40 kW时,过剩的有功导致频率上升至1.05 p.u.,如图6中无燃料电池时的频率曲线。在t=20 s后负荷增加至230kW,DG补偿系统有功缺额,出力介于PDGN和PDGmin两者之间,系统频率恢复正常。

2.3 PEMFC的应用及输出特性

本小节将引入质子交换膜燃料电池(PEMFC)改善2.2节中系统存在的问题。风速很小或者负荷较大情况,系统可能出现功率缺额,DG首先加大出力,当DG出力接近额定功率,这时可以通过燃料电池堆提供额外的有功,避免DG过载运行;风速很大或者负荷较小情况,系统可能出现过剩有功,DG可以减少出力,这时可以由电解槽吸收多余的有功,保证DG出力始终大于PDGmin。

图7中3～6 s异步风力发电机组依次起动期间,DG出力逐渐增大接近PDGN=240 kW时,如图8所示,燃料电池堆接入,按照方程式(5)计算参考功率提供有功支持,DG出力保持在PDG.N附近,避免了过负荷运行,如图6中有燃料电池时频率曲线,频率下降1.4%后迅速恢复正常水平。同样,在t=7 s后负荷增加至275 kW,同时风力发电机组输出功率较小,DG再次增大出力,接近PDG.N时燃料电池堆再次接入提供有功支持。在t=14 s后负荷减小到110kW,同时风速较大导致柴油发电机减小出力,当出力接近PDG.min=40 kW时,为保证DG实现频率控制,电解槽按照方程式(6)计算参考功率吸收有功电解水产氢,图9为电解槽吸收功率曲线,DG出力保持在40 kW附近。

另外,从图8,图10,图11和图12的PEMFC特性曲线中可以看出,伴随着燃料电池堆输出功率和电流的增加,其输出电压将相应下降;图12中3～6 s期间,由于燃料电池堆输出电流快速上升,其内部温度上升迅速,其他阶段上升平缓。

从图6和图7可以看出,通过燃料电池堆和电解槽调节有功的吞吐,能解决柴油发电机过负荷和低出力的问题,系统频率在整个动态过程中基本维持在正常水平。

3 结语

新型燃料电池客车 第8篇

我国燃料电池客车的研发始于科技部“十五”期间实施的《电动汽车》重大专项, 得到了北京市政府“科技奥运”专项的共同资助, 2002年开发出我国首台氢能燃料电池平台样车 (第一代) 、2005年开发出低入口的氢能燃料电池城市客车性能样车 (第二代) , 最新一代的全低地板氢能燃料电池城市客车商业示范车于2008年开发成功, 并在北汽福田生产出3辆整车, 燃料电池客车整车已进入汽车产品目录。

我国开发的燃料电池客车从研发之初采用了“燃料电池+动力蓄电池”的先进混合动力驱动方式, 大幅度提高了车辆的燃料经济性和可靠性与耐久性;车辆采用了CAN总线对燃料电池系统、动力蓄电池、驱动电机等整车各关键总成进行优化控制, 实现了制动能量的有效回收, 大幅度提高了燃料电池汽车的燃料利用率。

燃料电池的开发与应用 第9篇

一、燃料电池的主要类型

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池的主要类型见表1。

二、燃料电池的开发与应用

1. 潜艇燃料电池AIP系统开发与应用

燃料电池技术在车用、家用、船舶、潜艇、前沿科学等应用领域占据支配地位。燃料电池除了无噪音、给潜艇提供了隐蔽性极好的动力以外, 它能为潜艇提供很宝贵的东西淡水。PEMFC燃料电池系统具有安装灵活、低噪声, 低工作温度和无通气管等优点, 是潜艇AIP动力源的良好选择。PEMFC动力潜艇的市场约为50～100亿美元。

德国在燃料电池AIP技术研究方面居于世界领先地位。1995年, 西门子公司完成了212级潜艇用的全尺寸聚合物电解质 (PEM) 燃料电池的研制工作。德国海军在2000年开工的212潜艇上采用PEM燃料电池AIP系统。212级首艇于2001年开始海试, 2003年服役。目前, 在德国、俄罗斯等国家, 燃料电池已成功应用于潜艇AlP系统, 其中德国潜艇燃料电池的研制在世界上一直处于领先地位, 其212A型和214型潜艇代表着FC/AIP系统的最高水平。

212A型潜艇装备的质子交换膜燃料电池模块由德国西门子公司提供。在212A型潜艇的基础上, 德国还开发了214型 (出口型) FC/AIP潜艇, 该型潜艇装备了2组120 kW质子交换膜燃料电池单元, 可输出240 kW的电力。由于提高了AIP系统的综合性能, 214型AIP潜艇水下连续航行时间 (2～6节航速) 已达到3个星期。

俄罗斯在潜艇FC/AIP系统的研究其应用方面进行了长期试验, 积累了丰富的经验。1988年, 前苏联海军在“卡特兰”号潜艇上进行了FC/AIP系统试验。现役俄罗斯常规潜艇的燃料电池主要由圣彼得堡特种锅炉设计制造局研制。

西班牙海军正在为其2500吨的S-80型潜艇研制燃料电池AlP系统。该系统采用质子交换膜燃料电池, 利用乙醇重整抽取和氢气和纯氧气为燃料。

意大利泛安科纳造船公司和俄罗斯红宝石船舶设计局联合为意大利海军S1000型潜艇研制燃料电池, 该艇采用FC/AIP系统为动力潜航时的航距为1000海里。

以色列海军在由德国新造的2艘改进型“海豚”级潜艇采用类似于212A级 (或214级) 潜艇的FC/AIP系统。由于装备了FC/AIP系统, 其下潜深度较早期建造的3艘“海豚”级潜艇稍有提高, 续航力在45天以上。

20世纪80年代后, 日本重新开始了潜艇用FC/AIP系统的研究。日本海洋技术中心2003年8月曾宣布其己成功研制出世界上首台用于深海研究的燃料电池潜艇Urashina号。Urashina艇长10m, 鱼雷型设计, 下潜深度3500m, 能在水下航行300 km。较以往采用锂电池为动力的深海探测潜艇航程大为增加。

加拿大早在1994年就已开发出了40kW的燃料电池模块, 并于2000年前后与美国通用公司合作开发出了300kW潜艇用燃料电池模块。目前加拿大海军计划对其从英国引进的维多利亚级潜艇装备由Ballard公司开发的PEMFC/AIP系统, 以增加持续潜航能力。

英国一公司准备对“支持者”号潜艇加装300kW、贮能100MWh的利用甲酵 (重整制氢) 、空气 (或氢氧混和气) PEM-FC系统。

澳大利亚也对3000吨潜艇提出了加装燃料电池的方案。该燃料电池由20个燃料电池单元构成, 总功率为600kW。

现阶段开发的燃料电池AIP潜艇主要有德国的212级潜艇和214级潜艇, 俄罗斯的“拉达”级潜艇。在小型深潜器、遥控深潜器、海底摄像等领域, 功率需求在几十至几百kW, 工作周期在几个至几十个小时范围内, 是燃料电池能源供需吻合良好、大有可为的领域, 值得重点研究开发。

2. 燃料电池在舰船上的应用

随着燃料电池技术的迅速发展, 特别是20世纪90年代PEMFC的突破性进展, 燃料电池舰船进入了新的快速发展阶段。

(1) 科学考察船

燃料电池动力装置, 无污染, 低噪声, 使科学考察船能方便地使用先进科考仪器开展科研活动。日本研制的世界第一艘采用氢氧燃料电池动力的深海科学考察巡航器己经试航。

(2) 旅游船

燃料电池动力装置, 更适合用于严格控制污染物排放的江河湖泊等自然风景区航行的旅游船。国内第一艘燃料电池船, 由上海海事大学研制成功, 长4.7m, 宽1.7m, 吃水0.25m, 可坐2至4人, 可以用于旅游、科学考察、运输等。其动力装置以空气中的氧和储存在钢瓶中的氢气为燃料, 产生电流直接驱动船舶, 电池功率2000W, 推进器功率1470W, 氢气储量14m3, 可以14km的时速连续航行5小时, 航程达70km。

(3) 舰船的燃料电池动力装置

舰船的燃料电池动力装置, 由燃料电池发动机 (FCE) 、单向DC/DC变换器、超级电容 (UC) 、双向DC/DC变换器 (BiDC/DC) 、动力蓄电池 (B) 、逆变器和交流电机构成。

(4) 舰船的混合动力装置

大型舰船如潜艇都是燃料电池和柴-电动力系统构成的混合动力装置。世界上第一艘燃料电池和柴-电动力系统构成的混合动力装置的潜艇2003年4月在德国基尔港下水, 2004年春服役。

舰船对于安全性有更高的要求, 对燃料电池的态度因此显得有些“矜持”, 目前仍然以军事领域为主, 在商船领域还停留在尝试阶段。瑞士、德国、美国以及中国等为数不多的几个国家开始应用于小型船只, 特别是游艇。随着燃料电池本身技术的发展和成熟, 以及制氢、氢的运输及储存等配套技术的发展, 燃料电池在舰船的应用, 将会迎来一个光明的时期。

3. 燃料电池汽车的开发与应用

目前大多数燃料电池汽车开发商的注意力比较集中在甲醇上。奔驰、丰田和马自达均选用甲醇作为其轻型车燃料。最适合用作汽车动力的燃料电池是质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 。它的结构紧凑, 工作温度低 (只有80℃) , 启动迅速, 功率密度高, 工作寿命长。

戴姆勒克莱斯勒汽车公司2000年11月曾公布了以commander吉普车为基础的第二辆燃料电池概念车, 采用甲醇在车上重整处理生成氢气。目前, 戴姆勒克莱斯勒已经开发出10辆以液氢、压缩氢和甲醇为燃料的燃料电池驱动的概念车或试验车。

通用汽车公司2000年8月公布了体积更小、功率更大的HydroGenl燃料电池样车, 比原先的GM燃料电池车小2/3, 同样提供80kw动力, 热效率达到53～67%。公司计划开发在轿车上使用的甲醇燃料电池, 燃料电池的输出功率45～69kW, 起动时间30s, 耐久性为5000h或l6万km。

克莱斯勒汽车公司开发了在轿车上使用的燃料电池, 采用汽油经过重整处理产生的氢气作为燃料电池的燃料.燃料电池的输出功率50kW, 起动时间30s, 过渡响应时间7s, 耐久性5000h或160万km。

福特与Ballard和戴姆勒奔驰公司3家联合开发了燃料电池和电动驱动系统。新公布的NKFC5家用轿车, 就是以甲醇为燃料的Ballard燃料电池驱动系统。Ballard动力系统公司是车用PEM燃料电池的主要供应商, 2000年其最新的燃料电池组是Mark900, 采用成本较低的材料, 便于批量生产。

德国梅赛德斯奔驰公司依靠戴姆勒一奔驰集团的研究能力, 综合各方面力量研制出的NecarⅠ试验样车。在Necar I样车上使用二个微型燃料电池组。

法国标致/雪铁龙公司的HYDROGEN项目, 开发第二代PEM燃料电池轿车, 装用De Nora的电池组和压缩氢气。该公司还参加欧洲的PEM燃料电池项目, 致力降低系统重量和成本。雷诺公司的旅行车FEVER是采用储存液氢的PEM燃料电池车, 该公司过去试验和制造过安装其他公司的燃料电池车, 1999年起自行制造燃料电池。

日本丰田汽车公司在RAV4车型上改装了分别用甲醇和氢为燃料的燃料电池SUV车, 均使用其自行制造的PEM动力系统, 并在2003年投放市场。

韩国大宇宣布将在其国家实验室进行燃料电池的开发研究。现代汽车公司与起亚汽车公司合作开发了甲醇燃料电池概念车, 这辆10kw的燃料电池概念车开发历时两年, 耗资800余万美元。现代公司与IFC签订合同, 将两辆santaFe SUV车改装成燃料电池车, 并另外制造两辆新车。现代公司的燃料电池开发项目已纳入韩国政府计划项目。

英国在1968年甲醇燃料电池采用联氨为燃料, 其联氨-空气燃料电池组的功率达到15kW, 所装电动汽车的最高车速达到85km/h。英国能源部正进行固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池等燃料电池的开发, 并进入商业化生产。

目前美国、日本、欧洲的汽车制造厂商都在加紧开发燃料电池, 预计3～4年后燃料电池将达到批量生产阶段, 并投放市场。总体上看世界各大厂商结成两大集团:以丰田、通用公司为一个集团;以戴姆勒一克莱斯勒、福特及三菱公司为另一个集团。这两大集团展开了研究开发燃料电池车技术的竞争, 汽车制造商们正努力使燃料电池尽早从实验室走向市场。

在燃料电池汽车技术的开发竞争中, 各国政府纷纷制定相应的政策。美国能源部制定了氢能计划, 提出了在2010年让燃料电池汽车的市场占有率达25%。日本经济产业省提出的发展目标是, 在2010年前要把汽车用燃料电池的价格降到普通汽车发动机的水平, 并且要首先从政府机关开始普及燃料电池汽车。冰岛政府计划在2030～2040年间在交通工具上推广使用燃料电池。

我国在燃料电池汽车方面的研究开展较早, 上世纪90年代初, 许多科研院所就已经开始研究和示范PEMFC及其在车上的应用。据不完全统计, 到目前为止, 我国已经自行设计、制造、实验了7辆不同型号的燃料电池样车。目前, 我国已经开始“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究” (即氢能973项目) , “十五”氢能项目和“863”燃料电池汽车重大专项”。

4. 家庭用燃料电池的开发

日本是世界上对能源进口依赖程度最高的国家之一, 国内能源90%依赖进口。为此, 日本高度重视发展替代能源, 其中燃料电池被列为重中之重。日本能源技术革新主要围绕人们的日常生活进行, 最引人注目的成果是家用燃料电池。目前, 日本有30多家企业、研究机构在开发燃料电池。目前, 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 日益受到关注, 特别是它有望成为电车和住宅用的发电供热装置的燃料电池驱动系统。

燃料电池能量转换效率高, 对环境污染小, 用作家用电池具有重要的经济效益和环境效益。日本三洋电机公司最近推出了以城市煤气 (天然气) 为燃料的家用小型发电装置。这种家用型燃料电池成本低、体积小, 且经久耐用。它不仅能发电, 而且能提供热水。对于一户普通家庭, 仅供电和向浴室供应热水这两项用途, 每年就可节省燃料费3.8万日元左右。

Plug Power开发出了一种7kW家用热电联产装置, 该装置可以直接为用户提供家用电器、照明、采暖和空调等所需的电能, 同时还可将燃料电池放出的余热回收用来加热水或采暖。据估计这种家用燃料电池将能节约20%的住宅燃料费用。家用燃料电池可用纯氢作燃料, 也可使用天然气、丙烷、甲烷等。Plug Power7000型家用燃料电池, 大小如洗碗机, 可满足面积为280～370m2住宅用电的需要。所采用的质子交换膜燃料电池的效率可高达80%。

目前国外从事家用燃料电池研究和开发的主要有美国、加拿大、日本、德国等国的公司。美国的H Power、西北电力系统、Plug Power等公司均有家用燃料电池产品出售。2004年1月, 在欧盟的赞助下, 德国威廉 (Vaillant) 公司, 成功地在德国荷兰等几个欧洲国家装了31套燃料电池加热装置, 这些小型加热装置可以为家庭、商场以及医院提供电力和热水。

5. 便携式燃料电池开发

随着市场上不断出现的各种新型电子产品, 这些产品的不断微型化, 提高了对微电池技术的需求, 美国凯斯一西里瑟夫大学的研究人员开发出了一种体积只有5mm3 (如同铅笔擦皮大小) 的微型燃料电池原型。

近几年, 便携式燃料电池在日本市场上呼声很高。迄今已有20多种产品问世。日立公司已推出手机用燃料电池。产品的输出值均在数瓦～数十瓦之间。索尼和NEC等均以笔记本电脑和手机等移动终端为使用目标。

日本最大的手机制造商NEC公司已研制成功使用甲醇和纳米技术的燃料电池, 其电能储量将是普通锂电池的10倍, 这意味着使用现有型号手机的用户在1个月内无需对手机进行充电, 或者可持续24小时使用笔记本电脑。

英国一家能源制造商研制出了一种“可携式燃料电池”, 这令商业电子产品更具市场前景。目前这种新型的“可携式燃料电池”不仅体积大大缩小, 实际费用节省33%以上, 而且可以给笔记本提供工作12小时所需的电量。另外, 制造商称该燃料电池更环保, 对环境的污染已降低到最小。

直接甲醇燃料电池 (DMFC) 与二次电池比较起来, 理论比能量高, 用于小型便携式产品可以明显地提高待机时间, 近年来受到了国内外的广泛关注。目前, 日本、韩国、德国等研制成功了用于笔记本电脑、手机等用DMFC的演示样机;此外, DMFC在军事领域应用也比较广泛, 如单兵作战电源等。我国DMFC研究近年来取得了很大进展, 电池的性能指标已经进入国际先进行列, 开发了笔记本电脑电源、便携式电源等样机。

摩托罗拉及美国洛斯阿拉莫斯国家实验室联合开发了一种微型甲醇燃料电池, 预计这种电池终有一天将取代目前使用的传统电池, 被各种各样的电子产品用作电源, 包括手机、笔记本电脑、手持式照相机、电子游戏机等。日本电话服务商NTT DoCoMo将开发一种小型燃料电池, 为3G行动电话增加电力。此外, 燃料电池在一些传感器、医疗用具、智能化机器人方面也有一些应用。

近年来, 中国在燃料电池关键材料、关键技术的创新方面取得了许多突破, 已经跨入世界先进国家行列。在未来以氢为中心的能源体系中, 以氢为燃料的燃料电池毫无疑问地成为关键。中国政府十分注重燃料电池的研究开发, 近年来, 陆续开发出百瓦级～30千瓦级氢氧燃料电极、燃料电池电动汽车等。燃料电池技术特别是质子交换膜燃料电池技术也得到了迅速发展, 开发出60千瓦、75千瓦等多种规格的质子交换膜燃料电池组, 开发出电动轿车用净输出40千瓦、城市客车用净输出100千瓦燃料电池发动机, 使中国的燃料电池技术跨入世界先进国家行列。神力氢动力科技达到国际先进水平。我国自主研发燃料电池达到国际先进水平。我国燃料电池产业化研究开发水平居世界前列。2005年1月, 以30kW质子交换膜燃料电池为动力的零排放中巴车在湖北十堰市试运行成功。这是我国首台具有自主知识产权的燃料电池电动汽车。而采用质子交换膜燃料电池技术组装的1kW电池系统的远程水下机器人于2005年9月下水。

三、结束语

虽然燃料电池由于目前使用成本仍偏高, 利用率不太高, 不过未来随着传统石化燃料短缺、消费者环保需求提升、及燃料电池技术不断进步等因素刺激下, 燃料电池将在洁净电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛的应用前景, 特别是小型便携式产品用直接甲醇燃料电池和车用质子交换膜燃料电池将大有作为。

氢燃料电池新型催化剂 第10篇

据悉, 氢燃料电池产生电流的同时只生成水, 非常环保, 但由于其产生电流的化学过程必须使用大量铂作为催化剂, 因此氢燃料电池造价一直很高。

铂是作为催化剂的贵金属中最常见的一种。研究人员首先将铂与铜混合, 然后再从铂铜合金中分离出部分铜, 由此得到直径仅为几纳米的球状铂铜合金。这种球状铂铜合金的特点是, 内部是较廉价的铜, 铂原子主要分布在合金表面, 这极大减少了铂的使用量。同时, 由于合金表面铂原子的排列密度比普通铂要紧密得多, 这种新型催化剂的催化效果较好。研究人员估计, 使用这种催化剂的氢燃料电池可将成本降低80%。

丰田首款燃料电池汽车 第11篇

这到底是台什么车？按照丰田发布的技术说明来看，Mirai是一台零排放的新能源汽车，它和电动车不一样的是有一根小小的排水管。Mirai以氢气为燃料，当与氧气结合后发生化学反应产生电能，“燃烧”之后的氢气就变成了纯水。它的车身中后部有两个碳纤维材料制成的储气罐，总共122.4L，充满一次氢气只需3分钟。按照日本JC08测试模式，Mirai的最大续行里程可达650km。从车名和外观设计来看，Mirai对“未来”做了很好的诠释，它不同于传统意义上的丰田车，造型风格力求独树一帜。由于两个高达70 MPa的气罐未能实现小型化，所以Mirai很遗憾只提供四个座椅。

它是如何工作的？在Mirai上面实际有两套电池，一套位于车身中部：高分子电解质燃料电池组，它是整台车的核心部件，负责将氢气和氧气在催化剂的作用下产生电能;另一套镍氢电池和凯美瑞混动车一样位于后备厢，它可以储存燃料电池发的电，负责为车内电气设备供应以及保障低速时的纯电动运行。此外，制动能回收装置也会将刹车电能储存到镍氢电池中。由于没有真正的能源燃烧，Mirai的氢气能量转化效率达到了60%，比传统内燃机高一倍。在整车性能方面，燃料电池最大输出功率为114kW，功率输出密度为3.1kW/L;电动机最大功率113kW，最大扭矩335Nm，其扭矩表现接近2.0T发动机。

那么Mirai意味着什么？新兴的燃料电池汽车将使得氢气成为未来的开发热点，按照丰田的设想，未来氢气可以通过光伏发电来电解获得，如此一来FCV将是首屈一指的零排放环保汽车。不过现阶段，氢气的获取仍旧是透过化石原料，并且兴建一座高压加氢站费用在5亿日元左右（约合人民币2600万元），过高的成本有可能阻碍燃料电池汽车普及，所以丰田计划在日本上市第一年销售400辆即可（政府采购了一半），未来还将把美国加州纳入重点铺货市场。

从车辆架构来看，Mirai目前与紧凑级轿车Corolla共享平台，但它的整套燃料电池系统却可以向更多车型转化，比如中级轿车、SUV以及MPV。岩谷产业宣布将以1100日元/kg的价格销售氢气，Mirai的气罐容积为122.4L，约合5kg，加满两只气罐约5500日元;而目前日本高辛烷值汽油价格为147日元/L，加满一个50L油箱需7350日元，所以FCV车型的经济效益还是略有优势的。未来会怎样呢？时间会给出答案的。

观致3都市SUV

全新升级的第二代观致逸云TM互联服务平台可提供多功能云导航、车管家等免费服务及实时交通路况、停车场信息等增值服务合计30多项

广汽传祺GA6

2014年12月20日，广汽传祺面向B级轿车市场的全新车型传祺GA6在广州极限运动中心上市，推出包括1.6T和1.8T两种排量，共8款车型，售价区间为11.68-19.68万元。GA6定位于“新时代精英座驾”，造型优雅、动感;采用全新1.8T涡轮增压发动机、7速G-DCT手自一体变速器，打造T-7speed动控黄金组合;拥有前方碰撞预警、车道偏离预警、盲区监测系统、360度全景泊车影像系统等豪华科技配置，代表中国品牌原创设计和科技品质所到达的全新高度。

2014年12月16日，以“品致生活，尽享更多”为主题的观致3都市SUV 1.6T上市会在上海举行，观致汽车第三款量产车型——观致3都市SUV 1.6T对外公布价格并正式投放市场。作为满足都市新生代开拓多样化生活推出的一款时尚座驾，观致3都市SUV 1.6T将提供5种不同配置的车型供消费者选择，售价区间为13.99-17.99万元。

作为观致汽车模块化平台的最新产品，观致3都市SUV 1.6T的轴距在观致3轿车、观致3五门版的轴距基础上增加了4mm，达2694mm，车身宽度也有所增加，可轻松容纳五人乘坐和出行的行李。而经过特殊调校的前麦弗逊独立悬挂与后欧米茄型扭力梁式悬挂让观致3都市SUV 1.6T在复杂路况上的表现更胜人一筹。此外，观致3都市SUV 1.6T在满载情况下拥有170mm最小离地间隙，以及更高的座椅高度，带来了更好的通过性和更宽阔的驾驶视野。

除了上述SUV化的多功能设计特色，对于那些喜爱多样化生活方式的都市新生代而言，观致3都市SUV 1.6T的车载互联科技也是都市品致生活的新鲜元素。这款车型将配备于2015年上半年升级上线的观致互联服务平台——观致逸云TM2.0版。产品科技含量提升的同时，新版系统所进行的大量优化与创新带来了让人愉悦的车载互联生活新体验，也彰显观致汽车不断凭借科技来满足目标消费者“尽享更多”的用车诉求。

2014年12月21日，东风雪铁龙品牌嘉年华暨C3-XR上市发布会在上海举行。和其他发布会直奔主题不同，雪铁龙先是回顾了历史上的经典车型，从TYPE A到TRACTION AVANT，从2CV 再到后来的XM、C6，然后是富康、毕加索、C4L、爱丽舍、C5等国内经典车型的舞台秀，最后轮到C3-XR出场。很显然，雪铁龙希望用近百年的荣耀和东风雪铁龙22年的辉煌唤起人们对这个品牌认知，更诠释了雪铁龙舒适、时尚、科技的品牌DNA。

作为东风雪铁龙品牌中期规划“龙腾C计划”的重磅车型，C3-XR上市将助力品牌形象和市场份额的“双提升”，同时也将揭开雪铁龙品牌历史的新篇章。C3-XR的目标人群是有着别样青春的“城市自由派”。动力总成包括1.6L CVVT和1.6THP两种，共8款车型，10.88-17.18万元的极具诱惑力价格，全面满足了年轻消费者对城市SUV的完美期待。

长安铃木启悦

Suzuki ALIVIO

2014年12月23日，长安铃木中级三厢车启悦于海南三亚正式上世。上市发布会上，长安铃木官方宣布，启悦将推出舒享型、乐享型、尊享型三种级别共五款车型，并提供星辰银、丹霞红、晶岩灰、曙光棕、珠光白、铂金灰六种颜色供消费者选择。启悦的售价区间为：8.79-12.19万元。由于启悦已全系入选国家节能惠民推广目录，消费者购车时可在市场指导价基础上叠加享受3000元的节能惠民补贴。

启悦车身尺寸为4545/1730/1475mm，轴距达到了2650mm。在“Sporty & Noble”的设计主题指引下，实现了动感元素与优雅气质的完美融合。内饰方面，启悦以简洁明快的风格，将家庭的舒适与温馨延伸至整个驾乘空间。T字型中控台简洁明了，辅以大量镀铬装饰件，赋予了其丰富的空间层次;中控台和前门板上采用了仿木纹样式的装饰条，营造出精致优雅的车内氛围。动力方面，新车搭载1.6L发动机，最大压缩比达11：1，最大功率达90kW，峰值扭矩达158Nm，分别匹配5速手动或6AT手自一体变速器，在保证强劲动力输出的同时实现了黄金能耗的目标。

北汽新能源车ES210

2104年12月16日，北汽新能源车ES210正式上市，仅推出畅睿版一款车型，售价34.69万元。该车基于绅宝D70平台开发，外观上也采用D70的设计，其车身尺寸长、宽、高分别为4861/1820/1462mm，轴距达到2755mm，风阻系数为0.28。配置方面，ES210具有无钥匙进入、一键启动、座椅记忆、防夹式车窗、电子防盗、TCS、ESP等丰富配置。动力上，新车搭载一套永磁同步电动机，最大功率80kW，峰值扭矩255Nm，最高时速130km/h，单次充电续航里程为175公里。

混合型燃料电池 第12篇

电能消耗巨大且能源使用效率不高是目前全球共同面临的问题。许多公司和政府正在积极寻求新能源和能源替代品, 这些新的替代能源应对环境产生的影响较小, 并且来自较洁净和自然的资源, 它们包括燃料电池、风能、太阳能、水力、地热、潮汐等。并且, 人们在这些能源的利用上取得了一定的进展。

但是, 燃料电池和太阳能电池等都属于下一代的电源技术, 目前还在探索阶段, 无法实现大规模、成本适宜的商用。人们需要开发出绿色电源解决方案来提升电源工作效率、降低待机能耗及改善功率因数, 以整体性的方法来节省及降低能耗。当前利用太阳能最大的问题是太阳能板的效率较低 (通常低于15%) , 且价格昂贵。如果太阳能的转换效率能够提高到30%, 同时进一步降低成本, 那么就有可能大范围地推广应用。

所以, 很多厂商把目光投向提高太阳能转换效率和寻找降低其使用成本的材料和方法。