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替代燃料:燃料电池车运载工具的创新选择

时间:2023-10-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:直接氢气燃料电池车的废气排放为零并且蒸发物也为零污染。由于以上提到的困难,甲醇燃料电池正被考虑作为氢气燃料电池具有前景的替代品。在IMFCV中,甲醇在燃料电池板内部被氧化,因此也就避免使用现行燃料转换器[12]。同样,由于汽油燃料汽车较早使用,汽油FCV的里程在60mpg[12]。然而,总成本需要降低的同时必须保证较高的性能,以使燃料电池车取代IC内燃机车。图9-11 FCVs燃料成本的比较图9-12 常见零排放物车的燃料经济性比较

替代燃料:燃料电池车运载工具的创新选择

众所周知,氢气是FCVs的主要燃料。直接氢气燃料电池车(DHFCVs)的废气排放为零并且蒸发物也为零污染。主要存在的问题是运输和存储。现行较广泛的存储方式是低温冷却储存和压缩气体储存[12],这些方式带来了额外能源要求、安全和空间要求等问题,这些反过来增加了燃料成本。因此,目前DHF-CVs并不是一种具有竞争力的结构类型,相比传统IC内燃机车辆(ICEVs)而言。大部分汽车公司正在全力支持自己的DHFCVs品牌。这些创新性的概念仍需要进行进一步的研究和探索。同时,不久前碱性燃料电池(AFC)正应用于太空领域。然而在考虑汽车领域时,对这些燃料进行空气供给并不是很容易实现。另外,磷酸(PA)和固体氧化物(SO)燃料也是理智的选择。

由于以上提到的困难,甲醇燃料电池正被考虑作为氢气燃料电池具有前景的替代品。甲醇是一种液体燃料,因此可以使用现已成熟的气体运输系统进行运输[12]。间接甲醇燃料电池的一个劣势是必须首先将甲醇转化为富氢燃料,进而使间接甲醇燃料电池(IMFCV)排放接近于零。这个过程花费巨大并且会降低效率。针对这个劣势,简单的解决方法就是目前采用的直接甲醇燃料电池车(IMFCVs)。在IMFCV中,甲醇在燃料电池板内部被氧化,因此也就避免使用现行燃料转换器[12]。这类燃料电池另外的优势是高电流密度和良好的环境适应能力,这恰好符合汽车领域的要求[12,13]

在以上讨论中最重要的问题就是燃料成本和子系统成本。我们将这些最有可能称为FCV/FCHV燃料的各种电池进行了比较,包括汽油、甲醇燃料电池和氢气燃料电池等,如图9-11所示。

另外,也对各个燃料电池经济性进行了描绘[12],如图9-12所示。

从图9-12可以看出,IMFCV在50mpg的汽油当量时,具有燃料经济性,预测可达到70mpg汽油当量。而DMFCV和DHFCV在65mpg汽油当量也具有燃料经济性,同时预测DHFCV达到85mpg汽油当量,比其他ZEV都要高。同样,由于汽油燃料汽车较早使用,汽油FCV的里程在60mpg[12]。应该注意到混合ICE/EV具有45mpg汽油当量,最终可以达到65mpg汽油当量。

除了这些主要问题,较短的起动时间是非常必要的,同时系统成本必须控制在较低的水平[13]。目前大部分生产高分子膜和催化剂的成本都很高。然而,总成本需要降低的同时必须保证较高的性能,以使燃料电池车取代IC内燃机车。(www.xing528.com)

尽管DMFCVs具有很多优势,但是在其运行时存在一个小缺陷,就是未反应甲醇存在从阳极到阴极的穿越[14]。这种甲醇穿越对DMFC的电压效率有直接影响。

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图9-11 FCVs燃料成本的比较

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图9-12 常见零排放物车的燃料经济性比较

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