新能源转换与控制技术

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1、第9章其他新能源的发电与应用技术机械工业出版社1机械工业出版社2主要内容氢能及氢燃料电池发电与应用技术9.1空气能发电与应用技术9.2地热能发电与应用技术9.3核能发电与应用技术9.4机械工业出版社39.1氢能及氢燃料电池发电与应用技术9.1.1氢能简介作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能

2、体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。机械工业出版社49.1.1氢能简介氢的特点.l）所有元素中，氢重量最轻。2）所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。3）氢是自然界存在最普遍的元素4）除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。5）氢燃烧性能好、点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。6）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热

3、能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。8）氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。机械工业出版社59.1.1氢能简介1廉价的制氢技术，因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低。2安全可靠的贮氢和输氢方法，由于氢易气化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。氢能利用关键问题.机械工业出版社69.1.2氢燃料电池发电与应用技术1、燃料电池的基本工作原理机械工业出版社79.1.2氢燃料电池发电与应用技术2、燃料电池的分类按电

4、解质性质不同来区分按工作温度范围不同.碱性燃料电池（AlkalineFuelCell，AFC）质子交换膜燃料电池（ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC）磷酸燃料电池（PhosphoricAcidFuelCell，PAFC）熔融碳酸盐燃料电池（MoltenCarbonateFuelCell，MCFC）固态氧化物燃料电池（SolidOxideFuelCell，SOFC）低温型燃料电池中温型燃料电池高温型燃料电池碱性燃料电池质子交换膜燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固态氧化物燃料电池机械工业出版社89.1.2氢燃料电池发电与应用技术3、燃

5、料电池发电与控制技术燃料重整系统空气供应系统控制系统DC/AC变换系统剩气循环系统排热回收系统燃料燃料空气电力热输出（高温燃料电池）燃料电池发电系统构成框图机械工业出版社99.1.2氢燃料电池发电与应用技术3、燃料电池发电与控制技术燃料供给燃料处理器(汽油或甲烷)燃料电池堆DC/DC变换器DC/AC变换器220V/50Hz负载热管理余热回收蓄电池燃料电池控制器-空气管理-燃料管理-传感器电力控制器中央动力控制单元H2图9-2燃料电池发电系统框图机械工业出版社109.1.2氢燃料电池发电与应用技术4、燃料电池的发展与应用近年来，许多国家和地区都将燃料电池技术与相关设施产业的开

6、发紧紧联系起来作为国家重点研发项目，例如美国的“展望21世纪（Vision21）”、“自由车（FreedomCAR）”、“自由燃料（FreedomFuel）”，日本的“新日光计划（NewSunshinePrograme）”，以及欧洲的“焦耳计划（JOULE）”等。燃料电池在电动汽车上也得到了很大的发展。PAFC利用余热提供暖气和热水，可大幅增加能源综合利用效率。PEMFC的发电效率在输出端只有35%-45%，但同时能获得热水。综合效率能达到60%-70%，可以在低温下工作，功率输出密度高，可以小型化，操作容易。MCFC工作温度高，余热温度也变得非常高，可以和燃气机、蒸汽机、

7、等组合构成联合发电系统。SOFC是工作温度最高的燃料电池，可以在没有催化剂的条件下，在电池内部进行天然气的改质反应，可望用于不需要改质器的电源。机械工业出版社119.2空气能发电与应用技术空气能发电是一种利用太阳能产生动力的发电方法。它是在大地表面竖设一座由地面至高空的管道系统，以大地表面空气为工作介质，利用地球引力将空气压缩，利用太阳的光和热加热空气，使管内空气获得能量，产生热压膨胀力，与管外空气柱压力产生的浮举力共同作用到管道系统内部，克服管内空气重力和驱动管内空气轮发电机组旋转发电。空气能发电方式空气能发电与