新能源汽车中动力电池之传热传质情况研究

《新能源汽车中动力电池之传热传质情况研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、新能源汽车中动力电池之传热传质情况研究第一章绪论1.1新能源汽车发展背景随着世界上能源危机的日益严重、全球气候逐渐变暖、城市环境污染愈加严重以及石油资源储量越来越低，节约能源成为了当今社会关注的另一大焦点。节约能源首先要技术上可行，其次还要经济上合理，最后必须是环境和社会都能够接受的有效措施，提高能源的利用效率，尽量减少浪费。为了达到节约能源这一目的，世界上各国就需要从能源利用的开发与终端利用着手，更好地进行科学研究和技术改造，找到更有效的措施减少能源浪费，以获得更高的能源利用效率，以及降低单位产品的能源消耗。当今世界，各个国家都将节约能源的重点放在了节能技术的研究(煤

2、、石油、天然气等常规能源的贮量在逐渐减少，其中石油的世界贮量相对较少，只能维持半个世纪人类的需要，就算贮量最多的煤也只能维持一到两个世纪)，正在努力寻找一些有效途径以及能够替代这些能源的可再生新能源，应运而生的新能源已经成为了今后世界上的主要能源之一。近几年以来，汽车工业面临着非常严峻的考验。主要是因为汽车在各个国家已经渐渐成为了生活必需品，这就意味着石油的消耗越来越大，据预测，全球石油需求平均每年上升1%，从2007年8500万桶旧增加到2030年1.06亿桶旧。而且，一些分析家提出OPEC国家可能通过保留生产能力扩张的策略来追求价格继续攀升。这些都意味着人们现在的必

3、需品汽车将面临着严峻的形势。一方面，随着人们对汽车的需求越来越多，油耗造成了石油资源短缺，石油价格上涨;另一方面，汽车尾气排放对环境的污染非常严重。面对这些能源危机，新能源汽车应运而生，发展新型节能环保汽车对于减少环境污染是非常必要的。发展新能源汽车事关国家经济安全和可持续发展战略，新能源汽车的研制不仅是世界汽车工业技术创新的重要方向，而且更有力地推动了汽车行业的可持续发展战略。发展新能源汽车产业能够解决能源安全，二氧化碳减排等问题，因此，新能源汽车产业作为国家战略新型产业得到了快速发展。1.2新能源汽车的分类新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力，或采用新型车载动

4、力装置的汽车。新能源汽车包括燃料电池电动汽车(FCEV)、混合动力汽车、纯电动汽车、氢发动机汽车以及其他新能源汽车等各类别产品[2]。燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等燃料在特殊催化剂的作用下，通过化学反应产生电流，依靠电动机驱动的汽车。其基本原理是通过氢气和氧气的化学反应直接变成电能，不产生有害物质，属于清洁能源，无污染无振动。燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。燃料电池汽车最大的优势在于能量转化率高达60-80%，比内燃机要高2-3倍。以此看来，不论是从能源利用效率方面还是从环

5、境保护方面，燃料电池汽车将是一种理想车辆。随着世界上各大汽车生产商的积极开发与研制，投入了大量资金和技术，燃料电池汽车已经走出实验室，投放市场。最近几年，燃料电池技术已经取得了重大的进展。在开发燃料电池汽车的过程中仍然存在着很多技术上的难题，如燃料电池组一体化，有效提高燃料电池汽车燃料处理器的效率，并且尽量集成辅助部件和降低部件成本，这些技术目前已获得了显著的成效。燃料电池汽车与传统汽车相比具有诸多优点:零排放或近似零排放;减少了机油泄露带来的水污染;提高了燃油经济性;运行平稳、无噪声。1.3新能源汽车研究现状目前，从国内和世界汽车产业发展趋势来看，新能源汽车的研究是世

6、界汽车工业的主导方向。国内外新能源汽车的发展非常迅速，已经从实验室的研究阶段转向投放市场的阶段。我国作为汽车生产和消费大国将发展新能源汽车列为重大科技发展项目。《汽车与新能源汽车产业发展规划》中提出了2011-2020年我国新能源汽车产业的发展目标:到20巧年普通混合动力汽车将实现大规模产业化，中度和重度混合动力乘用车保有量达到100万辆以上，而纯电动汽车和插电式混合动力汽车初步实现产业化，市场保有量超过50万辆，形成支撑电动汽车大规模产业化的关键零部件产业体系。到2020年，新能源汽车保有量达到500万辆;年产销量达到1500万辆以上。第二章燃料电池多孔电极的扩散特性

7、燃料电池的电极是由多孔材料制成的，又称为气体扩散层。在质子交换膜燃料电池中，气体扩散层担负着向催化反应表面输送反应气体，同时将化学反应生成物向气体流道输送的双重任务。通常，由多孔材料构成的气体扩散层会含有部分液态水。尤其在电流密度较高的情况下，气体扩散层中因反应生成物水凝结而成的液态水较多，部分气体输送通道被堵塞，致使起扩散性能大幅减低，严重时甚至会引发水淹现象，影响电池性能，导致燃料电池无法正常工作。因此，弄清含水状态下多孔材料的扩散特性是很有必要的。多孔介质的气孔分布是影响其扩散性能的重要因素之一。比如作为燃料电池的气体扩散层经常使用