化学在车辆中的应用

化学在车辆中的应用排名不分先后〕

甘建孙程民郭旭殷鹏升吴泽〔按字母挨次排列，以上绪论随着科学技术的不断进展，汽车已然成为这个社会中最重要的工仰视星空，我们思考着化学在车辆上的广泛应用，思考着化学带给我们的福祉；格物致知，我们探求各种化学成果带给车辆工业的飞跃，带给我们的转变；穷经皓首，我们查阅文献，思考总结，付出了很多精力完成此文。此文正文共有三个局部：化学与汽车材料、化学与汽车能源、化学与汽车尾气。由于时间仓促，阅历短浅，虽谨小慎微，仍不免纰漏，望恩师见谅并指正。— 汽车与材料.汽车与材料1%的汽油用于运送乘客，其余都用于驱动汽车本身运动。这让我们思考：有什么能提高汽车效率呢？其一，固然是材料！我们觉察现在共有如下几种材料：1复合材料 2发汗材料3外形记忆合金 4超塑性合金56太阳能材料第一复合材料是多相体系〔由两种或两种以上的不同物质组成〔即复合材料比单一组成的材料具有更好的综合性能联合。复合材料的特性：1〕比强度、比模量高这个图说明：合金的强度要优于单金属。2抗疲乏性好多数金属材料的疲乏极限只有其抗拉强度的40～50%，而碳纤维/树脂复合材料则可到达70~80福特公司所做的争论说明,复合材料可以将零部件的数量减为原来的80%,加工费用相对钢材降低60%,粘结费用相对焊接削减25%到40%。日产布尔巴特汽车前端板,用钢板制造时由20多个零件组成,而用复合材料只需7个零件。Audi乘用车多功能支架、仪表板托架、座椅骨架、发动机护板、蓄电池托架均改用玻璃钢制造。ps二.超塑性材料：最初觉察的超塑性合金是锌与22％铝的合金。1920年，德国人ROSENHAIN在Zn-4Cu-7Al合金在低速弯曲时，可以弯曲近180。于是觉察这种合金经冷轧后具有临时的高塑性。1928年英国物理学家森金斯下了一个定义：凡金属在适当的温度下变得像软糖一样松软，而且其应变速度为每秒10毫米时产生300％以上的延长率，均属超塑性现象。1945年苏联包奇瓦尔等针对这一现象提出了“超塑性”这一术语。三．太阳能材料太阳能电池：硅太阳能电池；以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；功能高分子材料制备的大阳能电池；纳米晶太阳能电池等——纳米TiO2晶体化学能要有较高的光电转换效率：材料本身对环境不造成污染；材料便于工业化生产且材料性能稳定。四：超导材料1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到４.２K性。1973年，铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，该记录保持了13年198640K，液氢〔40K〕的“温度壁垒”被跨越。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮〔77K〕的禁区也奇迹般地被突破了。大电流应用〔强电应用〕——超导发电、输电和储能应用〕——超导计算机、超导天线、超导微波器件 抗磁性应用大电流应用——磁悬浮列车和热核聚变反响堆等。参考资料:1.。2.《材料化学》3.《型汽车材料》汽车和塑料汽车轻量化已成为全球性的趋势——从2023年至今车辆平均重量下跌了20%，降低能耗的同时使车辆平均排放量降低。欧洲的分析20231.52023年将缩减到略高于一吨——2070年月的重量。这一趋势的主要缘由是，重量轻的汽车更高效节能。固然另一个高效节能的趋势——电动车——将使汽车更重。传统汽车中，标准引擎占了汽车总重量的大约12%。由于超重的电池，电动车的动力系统20%。而在电动车中塑料的使用量也格外可观。——塑料和高分子零部件。我们估量在下个10将占车辆平均重量的18%，比2023的14%有所增加.————摘自盖亚论坛NHTSA：1.Newmetalmaterials〔金属材料〕AmorphousAlloys(非晶态合金)strongtensiblestrengthusedfortyrecodreducetheweightofcars。2.shapememoryalloys〔记忆合金〕ThetypicalshapememoryalloyareNITIalloys,VehicleTi50Ni50alwaysbeusedtomanufacture:tirestuds,automatictransmission...2.ceramicmaterials〔陶瓷材料〕bearhightemperature,hashighhardnessbrittleness,itcanimprovethethermaiefficiency,reduceenergyconsumption,reducetheweight------摘自《NEWMATERIAL》现如今，石油资源越来越紧急。而且由于大量地使用石来已在某些方面取得重大突破，甚至进入有用化阶段。例如：比亚迪开发出有用性较强的大容量磷酸-铁电池使的锂离子电池的开发也在紧锣密鼓地进展。现主要介绍锂离子电池、氢氧燃料电池。]---------------------摘自天津电力争论院《大功率锂电子汽车电池的争论》氢氧燃料电池氢氧电池是一种以氢、氧作为燃料的，将氢氧反响的化学能转化为电能的燃料电池，它可以在较低的工作温度下把氢氧反响在电池中释放的化学能直接且连续的变为电能。氢氧电池的燃料氢是燃料电池的最正确燃料。同时氢氧电池是技术上比较成熟并得到多方面应用的燃料电池。氢氧燃料电池的理论比能量达3600·时/公斤。单体电池的工作电压一般为0.8～0.97伏,为了满足负载所需的工作电压，往往由几十个单体电池串联成电池组。一、工作原理氢氧燃料电池工作时，向阳极和阴极分别输入氢气和氧气〔或空气电路输出电流。二、电极反响假设电解质溶液是碱、盐溶液则2H2

+4OHˉ-4eˉ==4H02O2

+2H

O+4eˉ==4OHˉ2假设电解质溶液是酸溶液则2H

-4eˉ=4H+〔阳离子〕2三、优缺点1、优点

+4eˉ+4H+=2HO2 2发电效率高传统的大型火力发电效率为35%~40%。氢氧燃料电池的能量转换60～802～3肯定规模后才具有较高的发电效率，而燃料电池的发电效率却与规模无关。发电环境友好发电时不会排放尘埃，二氧化硫，氮氧化物和烃类等火力发电时会排放的污染物。并且氢氧电池按电化学原理工作，运动部件很少。因此工作时安静，噪音很低。动态响应性好、供电稳定燃料电池发电系统对负载变动的影响速度快，无论处于额定功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行，它都能承受，并且发电效率波动不大，供电稳定性高。自动运行氢氧燃料电池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少，维护简洁，费用低，适合做偏远地区、环境恶劣以及特别场合〔如空间站和航天飞机〕的电源。积木化氢氧燃料电池电站承受模块构造，由工厂生产各种模块，在电站的现场集成，安装，施工简洁，牢靠性高，并且模块简洁更换，修理便利。燃料来源广泛氢气可由水电解制取，不依靠石油燃料。水取之不尽，而且每kg1860安全性高2,1/14,自动逃离地面，不会形成聚拢。而其他燃油燃气均会聚拢地面而构成易燃易爆危急。2、缺点氢气的制备存储难。 以氢燃料汽车为例一辆5人座氢燃料500450~606７~80/立方米。美国能源署曾6.562/立方米的最低储氢要求。因此，储氢技术是氢能应用的关键。一旦储氢技术成熟，制约氢能应用的桎梏将被打破，氢能在能源汽车、型燃料电池等领域将大有作为。·〔TravisWilliams〕与利用硼烷氨络合物制成了一种无毒化学材料，可以作为一种稳定的固体储存氢气。争论小组还制造了一系列催化系统，保证用户可源源不断的猎取氢气。整套设备格外轻松，能效极高，应用范围广，摩托车、汽车、飞机等都能使用。四、分类氢氧燃料电池按电池构造和工作方式分为离子膜、培根型和氢氧燃料电池按电池构造和工作方式分为离子膜、培根型和石棉膜三类。①离子膜氢氧燃料电池：用电池放电时,在氧电极处生成水，通过灯芯将水吸出。这种电池在常温下工作、构造紧凑、重量轻,但离子交换膜内阻较大,放电电流密度小。③石棉膜燃料电池：也属碱性电池。这种电池的起动时间仅②培根型燃料电池：属碱性电池。这种电池能量利用率较高，但自耗电大，起动和停机需较长的时间〔起动需 24小时，停机17小时。③石棉膜燃料电池：也属碱性电池。这种电池的起动时间仅15153、燃料电池汽车的进展90科研院所就已经开头争论和示范质子交换膜燃