燃料电池汽车是一种新概念汽车,它与传统的燃油内燃机汽车相比,具有如下优点:[26,27]
(1)环境友好性
燃料电池汽车所用燃料气体在反应前必须脱硫,并且燃料电池发电不经过燃烧,所以几乎不排放SO、NO等有毒气体,只排放水蒸气。而且纯氢燃料使用的车辆不产生CO2气体。如果用化石燃料来提炼氢燃料,制取过程中CO2的排放也比热机过程减少40%以上。
另外,燃料电池通过催化反应将燃料的化学能直接转换为电能,不需要转动组件,所以燃料电池发动机的噪声比普通的内燃机噪声低,例如P3燃料电池发动机在48km/h时的噪声仅72dB,而柴油发动机在48km/h时噪声达80dB。
(2)操控性
燃料电池汽车的驱动力矩很大,能够满足快速加速应答要求。
(3)高效率
燃料电池汽车的能源转换效率高(40%以上),燃料电池根据电化学原理直接将化学能转换为电能,理论上的能量转换效率可达90%以上。由于各种极化的限制,现在实际使用的燃料电池的电能转换效率均在40%~60%之间。因而,它比其他内燃机的效率高很多。
(4)节约空间
采用燃料电池发动机作为汽车的动力之后,燃料电池组、功率控制单元和电动机安装在汽车前部,储氢罐安装在后部底板下面,辅助电池放在行李箱底板下面,结构更加紧凑,因而车内的空间更为宽敞。
虽然燃料电池具有以上优点,但是它也存在着以下不足之处:[26,27](www.daowen.com)
1)氢的易燃易爆性
对氢的制备、存储、运输和供给都要求较高的技术,以确保使用安全性。
2)密封要求高
单体燃料电池之间的连接要求很好的密封,否则氢气会渗漏到燃料电池堆外,会降低燃料电池发动机效率,同时带来安全隐患。
3)成本过高
目前质子交换膜燃料电池是应用前景最好的燃料电池。但是它要使用贵金属铂作反应催化剂,并且铂利用率易受CO的影响,因而导致质子交换膜燃料电池价格居高不下。目前燃料电池发动机的成本为500美元/kW,是传统内燃机的7倍。
4)低温起动性差
凝固性是燃料电池的一个弱点。当汽车停驶之后,燃料电池中会生成水。如果没有去除水分,低温下会结成冰,将损伤聚合物薄膜。此外,燃料系统在0℃以下无法发电。因此,燃料电池汽车在冬季使用时的最大问题是如何使燃料电池堆在-40~-20℃的温度下浸泡了一夜之后,能够迅速恢复活性。
5)需要配备辅助蓄电池系统
燃料电池发动机可以持续发电,但是却不能充电和回收燃料电池车的制动能量。它需要配备辅助蓄电池系统来存储燃料电池富裕的电能,并回收燃料电池车减速时的制动能。
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