第二章 替代能源汽

1、 氢是所有元素中质量最轻的。氢是所有元素中质量最轻的。 氢的沸点为氢的沸点为-253，常温常压下为气体，常温常压下为气体，携带携带 性和安全性差。性和安全性差。 氢极易点燃，最小点火能量只有汽油的氢极易点燃，最小点火能量只有汽油的1/3， 火焰传播特性也很好，容易实现火焰传播特性也很好，容易实现稀薄燃烧稀薄燃烧； 氢的质量低热值非常高，是汽油的氢的质量低热值非常高，是汽油的2.7倍倍。但。但 单位体积的发热量只有汽油的单位体积的发热量只有汽油的1/20 。 氢燃料中不含碳元素，因而不排放氢燃料中不含碳元素，因而不排放CO、HC及及 硫化物。燃烧后生成硫化物。燃烧后生成H0，而没有，而没有CO。

2、 储存不便储存不便 。 动力性较差动力性较差 。 C o 97 C O 870 C O 300 气态储氢气态储氢-占用体积大，用高压气瓶占用体积大，用高压气瓶 液态储氢液态储氢-低温冷却方法低温冷却方法 利用金属吸收剂储氢利用金属吸收剂储氢 (金属氢化物储氢）金属氢化物储氢） 碳纳米纤维储氢碳纳米纤维储氢 宝马汽车公司的储氢箱宝马汽车公司的储氢箱 德国新的氢气转换技术德国新的氢气转换技术 1937年年“兴登堡号兴登堡号”飞艇是用氢作为填充气的，这次灾难人们认飞艇是用氢作为填充气的，这次灾难人们认 识到氢是特别危险的物质共有识到氢是特别危险的物质共有36名乘客落难名乘客落难2/3的乘客死里逃生的

3、乘客死里逃生 氢燃料汽车的分类氢燃料汽车的分类 按储存的压按储存的压 力和形态力和形态 按混合气按混合气 形成方式形成方式 压缩氢汽车压缩氢汽车 液化氢汽车液化氢汽车 吸附氢汽车吸附氢汽车 预混预混 缸内直喷缸内直喷 表表2-15 纯氢燃料发动机与原汽油机的性能比较纯氢燃料发动机与原汽油机的性能比较 汽车或发动机型号储氢方法效率变化功率变化 Musashi-4型，3缸机液氢30%25% Musashi-7压燃式发 动机 液氢18%11% Rosa小面包车高压储氢15%爬坡可达到原车速 单缸实验发动机高压储氢45% 4缸BMW520 液氢，外部混 合 11% 6缸BMW7451 液氢，缸内喷 射

4、 6% 表表2-16 掺氢燃料发动机与原汽油机的性能比较掺氢燃料发动机与原汽油机的性能比较 汽车或发动机型号储氢方法功率变化掺氢比例% 4缸Volga Ta324180kgLaNi18%能量比48%，质量比24% 4缸实验发动机储氢方法35%质量比30%100% (750g/h H2) 4缸实验发动机储氢方法10%18% 低负荷，28%；高负荷，3%（质 量比） 表表2-17 氢燃料道奇氢燃料道奇D50型载货车排放（型载货车排放（gmile（gkm） HCCONOx 冷起冷起 动动 0.03（0.019）0.09（0.056）0.57（0.356） 热起热起 动动 0.03（0.019）0.1

5、0（0.063）0.45（0.281） 电动汽车电动汽车 纯电动纯电动 汽车汽车 混合动力混合动力 电动汽车电动汽车 燃料电池燃料电池 电动汽车电动汽车 完全由蓄电池提供完全由蓄电池提供 电能，经过电动机电能，经过电动机 和驱动系统，驱动和驱动系统，驱动 汽车行驶汽车行驶 同时采用电同时采用电 动机和发动动机和发动 机作为动力机作为动力 驱动系统驱动系统 采用燃料采用燃料 电池作电电池作电 源源 电动汽车结构简单，使用方便。电动汽车结构简单，使用方便。 电动汽车是典型的零排放汽车。电动汽车是典型的零排放汽车。 电力的来源可以是多样性的，许多清洁电力的来源可以是多样性的，许多清洁 的可再生能源，

6、都可以高效地转化为电的可再生能源，都可以高效地转化为电 能。能。 减小噪声污染。减小噪声污染。 制动能量可回收。制动能量可回收。 蓄电池蓄电池 安全性安全性 可靠性可靠性 价格费用价格费用 功率密度功率密度 循环寿命循环寿命 能量密度能量密度 起动性能起动性能 2-19 国外电动汽车蓄电池主要能性表国外电动汽车蓄电池主要能性表 电池类型能量密度（Wh/kg） 功率密 度（W kg） 单体电 池电压 （V） 循环寿 命（次） 成本(美 元/kWh) 温度() 主要优 点 主要缺 点 铅酸（密铅酸（密 封）封） 35702.05500100040 价格低 可靠性 好 比特性 差 镍镍-铁铁 551

7、001.371000200040寿命长 不能密 封 镍镍-镉镉 502001.31500500040 寿命长 可快充 价格高 有毒 镍镍-氢（氢（MH） 601201.32500520040 能量密 度高 价格偏 高 钠钠-硫硫 1201402.082000150350 能量密 度高、 寿命长 高温起 动 锌锌-镍镍 702001.815075 能量密 度高 寿命短 快乐王子 纯电动 电动货车 纯电动 产品价格: 10万 丰田新款混合动力auris 纯电动 五纯电动汽车的使用 视频：揭秘纯电动汽车 结构及控制系统比较简单；结构及控制系统比较简单； 由于该系统的能量在热能由于该系统的能量在热能-

8、电能电能-机械能之间转换，总效率低于内燃机机械能之间转换，总效率低于内燃机 效率；效率； 由于三大动力总成之间无直接的机械连接，在布置上具有较大自由由于三大动力总成之间无直接的机械连接，在布置上具有较大自由 度，因有庞大的动力电池组，所以通常用于大型客车、公交汽车等。度，因有庞大的动力电池组，所以通常用于大型客车、公交汽车等。 表2-20 SHEV的驱动电动机的供电模式和控制策略 供电模式适用的行驶工况 动力电池组供电 1.在平坦道路上行驶； 2.低速行驶； 3.城市道路行驶 发动机-发电机供电 1.起动； 2.高速行驶； 3.城市道路间行驶 动力电池组、发动机-发电机共同供电 1.起动、爬坡

9、； 2.高速行驶 制动能量反馈 1.滑行； 2.下坡； 3.制动（不包括紧急制动） 比亚迪F3DM 双模 电动车 混合动力 14.98 万元RMB 氢燃料电池车的工作原理氢燃料电池车的工作原理 燃料发电：燃料发电： 将氢气送到燃料电池的阳极板将氢气送到燃料电池的阳极板( (负极负极) )，经过催化，经过催化 剂剂( (铂铂) )的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失 去电子的氢离子去电子的氢离子( (质子质子) )穿过质子交换膜，到达燃料电穿过质子交换膜，到达燃料电 池阴极板池阴极板( (正极正极) )，而电子是不能通过质子交换膜的，而电子是不能通过质

10、子交换膜的， 这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板， 从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧 原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧， 可以从空气中获得，因此只要可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，不断地给阳极板供应氢， 给阴极板供应空气，并及时把水给阴极板供应空气，并及时把水( (蒸气蒸气) )带走，就可以带走，就可以 不断地提供电能。不断地提供电能。 燃料电池发出的电，经逆变器、燃料电池发出的电，经逆变器、 控制器等装置，给电动机供电，再控制器等装置，给电动机供电，再 经传动系统、驱动桥等带动车轮转经传动系统、驱动桥等带动车轮转 动，就可使车辆在路上行驶。动，就可使车辆在路上行驶。 氢燃料电池车的工作原理： 给电动机供电：给电动机供电： 氢燃料电池车的优势毋庸置疑，劣氢燃料电池车的优势毋庸置疑，劣 势也是显而易见。随着科技的进步，曾经困势也是显而易见。随着科技的进步，曾经困 扰氢燃料电池发展的诸如安全性、氢燃料的扰氢燃料电池发展的诸如安全性、氢燃料的 贮存技术等问题已经逐步攻克并不断完善，贮存技术等问题已经