燃料電池電動汽車的結構與原理圖
『壹』 燃料電池的原理是什麼它的結構(圖片)什麼樣
燃料電池是一種化學電池,它利用物質發生化學反應時釋出的能量,直接將其變換為電能。從這一點看,它和其他化學電池如錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是,它工作時需要連續地向其供給反應物質——燃料和氧化劑,這又和其他普通化學電池不大一樣。由於它是把燃料通過化學反應釋出的能量變為電能輸出,所以被稱為燃料電池。
具體地說,燃料電池是利用水的電解的逆反應的"發電機"。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。最初,電解質板是利用電解質滲入多孔的板而形成,現在正發展為直接使用固體的電解質。
工作時向負極供給燃料(氫),向正極供給氧化劑(空氣)。氫在負極分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中,而電子則沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上,空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。
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『貳』 典型燃料電池汽車有怎樣的結構
豐田燃料電池汽車Mirai(未來)的主要部件名稱如圖。
豐田燃料電池汽車Mirai主要部件名稱1
豐田燃料電池汽車Mirai主要部件名2
由於燃料電池的功率大
『叄』 燃料電池的結構(圖)
由於燃料電池能將燃料的化學能直接轉化為電能,因此,它沒有像通常的火力發電機那樣通過鍋爐、汽輪機、發電機的能量形態變化,可以避免中間的轉換的損失,達到很高的發電效率。同時還有以下一些特點:
不管是滿負荷還是部分負荷均能保持高發電效率;
不管裝置規模大小均能保持高發電效率;
具有很強的過負載能力;
通過與燃料供給裝置組合的可以適用的燃料廣泛;
發電出力由電池堆的出力和組數決定,機組的容量的自由度大;
電池本體的負荷響應性好,用於電網調峰優於其他發電方式;
用天然氣和煤氣等為燃料時,NOX及SOX等排出量少,環境相容性優。
如此由燃料電池構成的發電系統對電力工業具有極大的吸引力。
燃料電池按其工作溫度是不同,把鹼性燃料電池(AFC,工作溫度為100℃)、固體高分子型質子膜燃料電池(PEMFC,也稱為質子膜燃料電池,工作溫度為100℃以內)和磷酸型燃料電池(PAFC,工作溫度為200℃)稱為低溫燃料電池;把熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC,工作溫度為650℃)和固體氧化型燃料電池(SOFC,工作溫度為1000℃)稱為高溫燃料電池,並且高溫燃料電池又被稱為面向高質量排氣而進行聯合開發的燃料電池。另一種分類是按其開發早晚順序進行的,把PAFC稱為第一代燃料電池,把MCFC稱為第二代燃料電池,把SOFC稱為第三代燃料電池。這些電池均需用可燃氣體作為其發電用的燃料。
燃料電池其原理是一種電化學裝置,其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質組成。不同的是一般電池的活性物質貯存在電池內部,因此,限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質,只是個催化轉換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學能轉化為電能的能量轉換機器。電池工作時,燃料和氧化劑由外部供給,進行反應。原則上只要反應物不斷輸入,反應產物不斷排除,燃料電池就能連續地發電。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池
氫-氧燃料電池反應原理這個反映是電觧水的逆過程。電極應為:負極:H22OH-→2H2O2e-
正極:1/2O2H2O2e-→2OH-
電池反應:H21/2O2==H2O
另外,只有燃料電池本體還不能工作,必須有一套相應的輔助系統,包括反應劑供給系統、排熱系統、排水系統、電性能控制系統及安全裝置等。
燃料電池通常由形成離子導電體的電解質板和其兩側配置的燃料極(陽極)和空氣極(陰極)、及兩側氣體流路構成,氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣(氧化劑氣體)能在流路中通過。
在實用的燃料電池中因工作的電解質不同,經過電解質與反應相關的離子種類也不同。PAFC和PEMFC反應中與氫離子(H)相關,發生的反應為:
燃料極:H2=2H2e-(1)
空氣極:2H1/2O22e-=H2O(2)
全體:H21/2O2=H2O(3)
氫氧燃料電池組成和反應循環圖
在燃料極中,供給的燃料氣體中的H2分解成H和e-,H移動到電解質中與空氣極側供給的O2發生反應。e-經由外部的負荷迴路,再反回到空氣極側,參與空氣極側的反應。一系例的反應促成了e-不間斷地經由外部迴路,因而就構成了發電。並且從上式中的反應式(3)可以看出,由H2和O2生成的H2O,除此以外沒有其他的反應,H2所具有的化學能轉變成了電能。但實際上,伴隨著電極的反應存在一定的電阻,會引起了部分熱能產生,由此減少了轉換成電能的比例。引起這些反應的一組電池稱為組件,產生的電壓通常低於一伏。因此,為了獲得大的出力需採用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離,採用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件,PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定,電流與電池中的反應面積成比。
PAFC的電解質為濃磷酸水溶液,而PEMFC電解質為質子導電性聚合物系的膜。電極均採用碳的多孔體,為了促進反應,以Pt作為觸媒,燃料氣體中的CO將造成中毒,降低電極性能。為此,在PAFC和PEMFC應用中必須限制燃料氣體中含有的CO量,特別是對於低溫工作的PEMFC更應嚴格地加以限制。
磷酸燃料電池的基本組成和反應原理是:燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣後送到改質器,把燃料轉化成H2、CO和水蒸氣的混合物,CO和水進一步在移位反應器中經觸媒劑轉化成H2和CO2。經過如此處理後的燃料氣體進入燃料堆的負極(燃料極),同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進行化學反應,藉助觸媒劑的作用迅速產生電能和熱能。
相對PAFC和PEMFC,高溫型燃料電池MCFC和SOFC則不要觸媒,以CO為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應用,而且還具有易於利用其高質量排氣構成聯合循環發電等特點。
MCFC主構成部件。含有電極反應相關的電解質(通常是為Li與K混合的碳酸鹽)和上下與其相接的2塊電極板(燃料極與空氣極),以及兩電極各自外側流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、電極夾等,電解質在MCFC約600~700℃的工作溫度下呈現熔融狀態的液體,形成了離子導電體。電極為鎳系的多孔質體,氣室的形成採用抗蝕金屬。
MCFC工作原理。空氣極的O2(空氣)和CO2與電相結合,生成CO23-(碳酸離子),電解質將CO23-移到燃料極側,與作為燃料供給的H相結合,放出e-,同時生成H2O和CO2。化學反應式如下:
燃料極:H2CO23-=H2O2e-CO2(4)
空氣極:CO21/2O22e-=CO23-(5)
全體:H21/2O2=H2O(6)
在這一反應中,e-同在PAFC中的情況一樣,它從燃料極被放出,通過外部的迴路反回到空氣極,由e-在外部迴路中不間斷的流動實現了燃料電池發電。另外,MCFC的最大特點是,必須要有有助於反應的CO23-離子,因此,供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。並且,在電池內部充填觸媒,從而將作為天然氣主成份的CH4在電池內部改質,在電池內部直接生成H2的方法也已開發出來了。而在燃料是煤氣的情況下,其主成份CO和H2O反應生成H2,因此,可以等價地將CO作為燃料來利用。為了獲得更大的出力,隔板通常採用Ni和不銹鋼來製作。
SOFC是以陶瓷材料為主構成的,電解質通常採用ZrO2(氧化鋯),它構成了O2-的導電體Y2O3(氧化釔)作為穩定化的YSZ(穩定化氧化鋯)而採用。電極中燃料極採用Ni與YSZ復合多孔體構成金屬陶瓷,空氣極採用LaMnO3(氧化鑭錳)。隔板採用LaCrO3(氧化鑭鉻)。為了避免因電池的形狀不同,電解質之間熱膨脹差造成裂紋產生等,開發了在較低溫度下工作的SOFC。電池形狀除了有同其他燃料電池一樣的平板型外,還有開發出了為避免應力集中的圓筒型。SOFC的反應式如下:
燃料極:H2O2-=H2O2e-(7)
空氣極:1/2O22e-=O2-(8)
全體:H21/2O2=H2O(9)
燃料極,H2經電解質而移動,與O2-反應生成H2O和e-。空氣極由O2和e-生成O2-。全體同其他燃料電池一樣由H2和O2生成H2O。在SOFC中,因其屬於高溫工作型,因此,在無其他觸媒作用的情況下即可直接在內部將天然氣主成份CH4改質成H2加以利用,並且煤氣的主要成份CO可以直接作為燃料利用。
『肆』 比亞迪e6純電動汽車構造原理圖
呵呵 不容易搞到 這些都是核心技術 不會輕易讓人知道的 等以後電動汽車普及了那時候就出來了
『伍』 燃料電池汽車和純電動汽車哪個結構簡單
你好都差不多的希望我的回答可以幫到您,如有什麼不明白歡迎繼續咨詢。【汽車有問題,問汽車大師。4S店專業技師,10分鍾解決。】
『陸』 氫燃料電池汽車原理
福建亞南電機集團氫燃料電池汽車是電動汽車的終極解決方案。氫燃料電池汽車零排放,且一次加氫續駛里程長,加氫時間短,它與傳統汽車、純電動汽車技術相比,具有以下優點:
(1)排放或近似零排放,綠色環保。
燃料電池電動汽車在本質上是一種零排放汽車,燃料電池沒有燃燒過程,只是電化學催化反應,將氫和氧結合,生成水;
(2)能量轉換效率高,節約能源。
燃料電池沒有活塞或渦輪等機械部件及中間環節,不經歷熱機過程,不受熱力循環(卡諾循環)限制,故能量轉換效率高,燃料電池的化學能轉換效率在理論上可達100%,實際效率已達60%~80%,是普通內燃機熱效率的2~3倍。
(3)氫燃料來源廣泛、多樣化,優化了能源消耗結構。
燃料電池所使用的氫燃料來源廣泛,自然界中,氫能大量存儲在水中,可採用水分解制氫,也可以從可再生能源獲得。燃料電池不依賴石油燃料,各種可再生能源可以轉化為氫能加以有效利用,減少了對石油資源的依賴,優化了交通能源的構成。
(4)一次加氫續駛里程長,加氫時間短。
一次加氫可以續航行駛六七百公里,且只要3~5分鍾就可以加滿氫。
(5)運行平穩、低雜訊。
『柒』 燃料電池電動汽車由哪幾部分組成其作用是什麼
1.能量控制單元
2.空氣壓縮機
3.燃料電池堆
4.高壓儲氫瓶
5.動力電池組
7.電動機
『捌』 燃料電池電動汽車組成
燃料電池電動車主要有。燃料電池系統。電子控制系統。輔助蓄能裝置以及驅動電機等組成。
『玖』 燃料電池電動汽車是怎樣的工作原理
1、燃料電池電動汽車的動力系統主要由燃料電池發動機、燃料存儲裝置(主要用於儲氫)、驅動電機、動力電池組等組成,採用燃料電池發電作為主要能量源,通過電機驅動車輛前進。燃料電池是利用氫氣和氧氣(或空氣)在催化劑的作用下直接經電化學反應產生電能的裝置,且有無污染、排放物只有水的優點。
2、燃料電池電動汽車具有效率高、節能環保(以氫氣為能源、排放物為水)、運行平穩、雜訊小等優點。
燃料電池作為電動汽車的動力來源,其特點主要表現在:
①能量轉化效率高。燃料電池的能量轉換效率可高達60%~80%,是內燃機的2~3倍。
②不污染環境。燃料電池的燃料是氫和氧,生成物是清潔的水,它本身工作不產生CO和C02,也沒有硫和微粒排出,沒有高溫反應,也不產生NOx。如果使用車載的甲醇重整催化器供給氫氣,僅會產生微量的CO和較少的C02。
3、燃料電池是一種不燃燒燃料而直接以電化學反應方式將燃料的化學能轉變為電能的高效發電裝置。發電的基本原理是:電池的陽極(燃料極)輸入氫氣(燃料,氫分子(H2)在陽極催化劑作用下被離解成為氫離子(H+)和電子(e-),H+穿過燃料電池的電解質層向陰極(氧化極)方向運動,e-因通不過電解質層而由一個外部電路流向陰極;在電池陰極輸入氧氣(O2),氧氣在陰極催化劑作用下離解成為氧原子(O),與通過外部電路流向陰極的e-和燃料穿過電解質的H+結合生成穩定結構的水(H2O),完成電化學反應放出熱量。
4、現階段,燃料電池的許多關鍵技術還處於研發試驗階段。此外,燃料電池的理想燃料——氫氣,在制備、供應、儲運等方面距離產業化還有大量的技術與經濟問題有待解決。
作為燃料電池必不可缺少的反應催化劑——稀有金屬鉑金(Pt)被大量應用。按照現有燃料電池對鉑金的消耗量,地球上所有儲量都用來製造車用燃料電池,也僅能滿足幾百萬輛車的需求。因此如何降低稀有金屬用量也是燃料電池電動汽車推廣應用的技術和資源瓶頸之一。