电气新能源技术论文.doc

电气信息学院
2010级电气新能源技术论文
班级:电气工程及其自动化xxx班
姓名:xxxx
学号:109xxxxxx
指导老师:杨xxx
如何降低电动汽车电池成本
摘要:当今世界, 随着世界能源危机和环保问题日益突出,汽车工业面临着严峻的挑战。汽在推动社会经济发展的同时,也导致能源危机,环境污染等问题日益加剧。
电动汽车是大家公认的电动汽车的最终方案,但是纯电动汽车目前来看并算不上新能源车,因为它仍需要从电网充电,而电网的电大部分还是来自火力发电,来自煤炭等石化能源。所以燃料电池汽车是发展方向,但是当下主流燃料电池技术普遍存在成本高,燃料单一(只能使用纯氢气作为燃料)等问题,达不到商用水平。而且现在氢能电动汽车的安全性问题与成本问题一直是制约氢能汽车发展的关键,本文将对如何降低氢能汽车的成本问题展开论述。
关键词:电动汽车燃料电池氢能成本
工作原理:燃料电池其原理是一种电化学装置,其组成与一般电池相同。其单电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部,因此,限制了电池容量。而燃电池的正、负极本身不包含活性物质,只是个催化转换元件。因此燃料电池是符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。
电池工作时,燃料和氧化剂由外部供给,进行反应。原则上只要反应物不断输入,反应产物不断排除,燃料电就能连续地发电。氢-氧燃料电池反应原理这个反映是电解水的逆过程。电极应为:
  负极:H2–2e-+2OH-=2H2O   
正极:O2+H2O+4e-=4OH-
电池反应:2H2+O2=2H2O 【1】
图1:质子交换膜燃料电池工作原理
氢能在21世纪是世界能源舞台上一种重要的二次能源,是最具发展潜力的清洁能源。其中一个重要用途也是研究的热点便是将氢应用在新能源汽车上,这种具有创造性的利用掀起了新能源汽车的开发应用的高潮。到目前为止,混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车引领了整个新能源汽车领域的发展。在过去的十年里,混合动力汽车在国际上已经率先实现了产业化,目前美国轻型车市场中混合动力车已经占到3%的市场份额,日本则超过了10%。但与之相比燃料电池汽车中的氢能源汽车的发展却显得后劲不足,%。而这势必会影响氢燃料汽车的扩大发展。而导致这一结果的一个重要原因便是氢能源汽车的成本问题。这种成本主要包括氢的制备和存储、燃料电池的应用开发及相关加气站的建设等,可见解决成本问题的急迫性和重要性。
以下将从以上几方面分别论述降低质子交换膜燃料电池成本的问题。
一、催化剂
质子交换膜燃料电池催化剂包括阴极催化剂和阳极催化剂两种。催化剂需要具有很高的催化活性和稳定性,而且阳极催化剂还需具有抗CO中毒的能力,目前主要是以活性炭为载体的铂为催化剂。铂的催化效果很好,但作为贵金属,其价格昂贵,资源稀缺。根据表1可以看到,2009年全球铂族金属的储量仅为71000吨。因此提高铂催化剂效率和稳定性,寻找更佳的催化剂载体乃至新的廉价的催化剂已成为研究热点和焦点。
表1:世界铂族金属储量和储量基础单位:吨
国家和地区
储量
储量基础
国家或地区
储量
储量基础
南非
63000
70000
加拿大
310
390
俄罗