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燃料电池技术论文范文1
燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，可以用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。也是煤炭洁净转化技术之一。按电解质种类可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、再生氢氧燃料电池(RFC)、直接醇类燃料电池（DMFC），还有如新型储能电池、固体聚合物型电池等。
氢和氧气是燃料电池常用的燃料气和氧化剂。此外，CO等一些气体也可作为MCFC与SOFC的燃料。从长远发展看，高温型MCFC和SOFC系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。我国丰富的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来源。
燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的诱人特点，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推广，市场前景十分广阔。人们预测，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四电方式[1]，它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。
1，中国燃料电池技术的进展
“燃料电池技术”是我国“九五”期间的重大发展项目，目标是，利用我国的资源优势，从高起点做起，加强创新；在“九五”期间，使我国燃料电池的技术发展接近国际水平。内容包括“质子交换膜燃料电池技术”、“熔融碳酸盐燃料电池技术”及“固体氧化物燃料电池技术”三大项目[2]，其中，用于电动汽车的“5kW质子交换膜燃料电池”列为开发的重点。此项任务由中国科学院及部门所属若干研究所承担。所定目标业已全部实现。
在质子交换膜燃料电池（PEMFC）方面，我国研究开发的这类电池已经达到可以装车的技术水平，可以与世界发达国家竞争，而且在市场份额上，可以并且有能力占有一定比例[1]。我国自把质子交换膜燃料电池列为"九五"科技攻关计划的重点项目以后，以大连化学物理研究所为牵头单位，在全国范围内全面开展了质子交换膜燃料电池的电池材料与电池系统的研究，取得了很大进展，相继组装了多台百瓦、1kW-2kW、5kW、10kW至30kW电池组与电池系统。5kW电池组包括内增湿部分,其重量比功率为100W/kg，体积比功率为300W/L。质子交换膜燃料电池自行车已研制成功，现已开发出200瓦电动自行车用燃料电池系统。百瓦级移动动力源和5kW移动通讯机站动力源也已开发成功。千瓦级电池系统作为动力源，已成功地进行了应用试验。由6台5kW电池组构成的30kW电池系统已成功地用作中国首台燃料电池轻型客车动力源。装车电池最大输出功率达46千瓦。目前该车最高时速达60.6km/h，为燃料电池电动汽车以及混合动力电动汽车的发展打下良好的基础。该电池堆整体性能相当于奔驰、福特与加拿大巴拉德公司联合开发的MK7质子交换膜燃料电池电动车的水平[3]。我国目前正在进行大功率质子交换膜燃料电池组的开发和燃料电池发动机系统集成的研究。
在熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）方面，我国已经研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料，制备出大面积（大于0.2m2）的电池隔膜，预测隔膜寿命超过3万小时。在进行材料部件研究的基础上，成功组装和运行了千瓦级电池组。
在固体氧化物燃料电池（SOFC）技术方面，已经制备出厚度为5-10μm的负载型致密YSZ电解质薄膜，研制出一种能用作中温SOFC连接体的Ni基不锈钢材料。负载型YSZ薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度达到0.4W/cm2,负载型LSGM薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度达到0.8W/cm2。这些技术创新为研制千瓦级、十千瓦级中温固体氧化物燃料电池发电技术的研发奠定了坚实基础。
2，国外燃料电池技术发展迅猛
燃料电池是新世纪最有前途的清洁能源，是替代传统能源的最佳选择。因此，燃料电池技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视。美国将燃料电池技术列为涉及国家安全的技术之一，《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首；日本政府认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心；加拿大计划将燃料电池发展成国家的支柱产业。近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过100亿美元。为开发燃料电池，戴姆勒－克莱斯勒公司一家近年来每年就投入10亿美元，丰田公司的年投资额超过50亿日元[4]。
欧、美发达国家和日本等国政府和企业界都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，并且已取得了许多重要成果，PEMFC技术已发展到实用阶段，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。2MW、4.5MW、11MW成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，用于国防、航天、汽车、医院、工厂、居民区等方面；各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成，其中，国际燃料电池产业巨头加拿大巴拉德公司筹资3.2亿美元，建成的燃料电池厂已于2001年2月正式投产。美国和欧洲将成批生产低成本的家用供电－供暖燃料电池作为最近的开发计划。目前，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正快速进入工业化规模应用的阶段。
目前，车用氢燃料电池已成为世界各大汽车公司技术开发的重中之重。迄今为止，世界6大汽车公司在开发氢燃料电池车上的开发费用已超过100亿美元，并以每年10亿美元的速度递增[5]。1997年至2001年，各大公司研制出的车用燃料电池就达41种。
3，我国开发燃料电池技术相对乏力
我国研究燃料电池有过起落。在20世纪60年代曾开展过多种燃料电池的实验室研究，70年入大量人力物力开展用于空间技术的燃料电池研究，其后研究工作长期停顿。最近几年，我国才开始重新重视燃料电池技术的研究开发，并取得很大进展。特别在PEMFC方面，达到或接近了世界水平。但是，在总体上，我国燃料电池的研究开发刚刚起步，仍处于科研阶段，与国外相比，我国的燃料电池研究水平还较低，我国对燃料电池的组织开发力度还远远不够。作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，开发以煤作为一次能源的高温型MCFC和SOFC具有特别重要的意义。但是我国在MCFC、SOFC研究方面与国外的差距很大，要实现实用化、商业化应用还有很长的路要走。迄今为止，我国还没有燃料电池发电站的应用实例。这和我国这样一个大国的地位很不相称。尽管国家也将燃料电池技术列为"九五"攻关项目，国家和企业投入的资金却极为有限，年度经费仅为千万元量级人民币，与发达国家数亿美元的投入相比显得微不足道；承担研究任务的也只是中科院等少数科研院所，且研究力量分散，缺少企业的介入，难以取得突破性进展，尤其是难以将取得的研究成果进行实际应用试验，以形成产业化趋势。从表1所列国外燃料电池的研究和开况看，欧、美国家和日本等大多是以公司企业为主在从事燃料电池的研究开发和制造生产，而且规模很大，例如，仅加拿大的Ballard一家公司的资产就达10亿美元。
4，大力发展燃料电池技术势在必行
从世界燃料电池迅猛发展的势头看，本世纪头十年将是燃料电池发电技术商品化、产业化的重要阶段，其技术实用性、生产成本等都将取得重大突破。预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛的应用前景，潜在市场十分巨大。可以预料，分散电源供电系统——燃料电池发电厂必将在21世纪内取代以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的现代电力系统，成为电力行业的主力军。而燃料电池的普遍推广应用，必将在能源及相关领域引发一场深刻的革命，促进新兴产业的形成，带动国民经济高速发展。能源领域的这场革命是我国政府、企业、科研院所、高等院校不得不正视的课题，我们对此必须有充分认识并给予足够的重视。我们应该准确把握这场革命所带给我们的机遇，毫不迟疑地投入足够的人力、物力、财力，推动燃料电池发电技术的研究开发和应用工作，使之早日实用化产业化，为我国的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。
国家计委在1997年提出的中国洁净煤技术到2010年的发展纲要中，已把燃料电池列为煤炭工业洁净煤的14项技术重点发展目标之一[6]。在“十五”科技发展规划中，燃料电池技术被列为重点实施的重大项目[7]。
燃料电池技术论文范文2
【关键词】燃料电池;原理;分类;应用
0.引言
时至今日，世界经济大体上仍然是化石燃料依赖型的，石油、煤和天然气占世界初级能源消费总量的85％左右，剩下的部分主要是水电和核电，真正的可再生清洁能源如风能、太阳能等所占比例不到3％。世界能源需求仍在以1.5％～2％的年率增长，而地质学家预测说，石油和天然气价格将大幅度上升，再也不会回落。
燃料电池的出现与发展，给便携式电子设备带来一场深刻的革命，并且还会波及到汽车业，住宅，以及社会各方面的集中供电系统。在21世纪中它将会把人类由集中供电带进一种分散供电的新时代。燃料电池供电，没有二氧化碳的排放，可减轻温室效应使全球气候变暖问题，它解决了火力发电使全球环境污染的问题，它是一个纯正的绿色清洁能源。
1.燃料电池的原理
1.1 燃料电池的组成和工作原理
燃料电池的基本组成：阳极、阴极、电解质和外电路。燃料电池中的电解质有不同的种类。燃料电池是靠氢氧结合成水的反应来发电的，因而不会产生氮氧化物（NOX）和碳氢化合物（HC）等易对空气造成污染的物质。它由三部分组成：阴极、阳极和电解液。
燃料电池有着几个独特的性质：
（1）燃料电池在工作时必须有能量（燃料）输入，才能产出电能。
（2）燃料电池所能够产生的电能只和燃料的供应有关，只要供给燃料就可以产生电能，其放电是连续进行的。
（3）燃料电池本体的质量和体积并不大，但需要一套燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备才能获得氢气，而这些燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备的质量和体积远远超过燃料电池本身。
1.2 燃料电池中的催化作用
燃料电池中的电催化作用是用来加速燃料电池化学反应中电荷转移的一种作用，一般发生在电极与电解质的分界面上。 催化剂是一类可产生电催化作用的物质。电催化剂可以分别用于催化阳极和阴极反应。这种分离的催化特征，使得人们可以更好地优选不同的催化剂。
评价催化剂的主要技术指标为稳定性、电催化活性、电导率和经济性。
2.燃料电池的特点
由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能，因此，它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免中间的转换的损失，达到很高的发电效率。同时还有以下一些特点：
不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率；不管装置规模大小均能保持高发电效率； 具有很强的过负载能力； 通过与燃料供给装置组合的可以适用的燃料广泛；用天然气和煤气等为燃料时，NOX及SOX等排出量少，环境相容性优。
此外，燃料电池的能量转换效率高，不受卡诺效率限制；清洁、环保。燃料电池不需要锅炉、汽轮机等大型设备、没有SOx、NOx气体和固体粉尘的排放；可靠性和操作性良好，噪声低；所用燃料广泛，占地面积小，建厂具有很大灵活性。
3.燃料电池的分类
燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质类型进行分类。按照工作温度，燃料电池可分为高、中、低温型三类。按燃料来源，燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接甲醇燃料电池)，间接式燃料电池(如甲醇通过重整器产生氢气，然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。依据电解质的不同，可将燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MC
FC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。
3.1直接甲醇燃料电池
直接甲醇燃料电池是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储。其电化学转化过程又可分为两种方式，一种是直接燃料电池，另一种是间接燃料电池。直接燃料电池主要是甲醇在阳极被电解为氢和二氧化碳，氢通过质子膜到阴极与氧气反应并同时产生电流。间接燃料电池是先将甲醇进行炼解或重整得到氢，然后再由氢和氧通过质子膜电解槽反应而获得供给汽车动力的电能。这种燃料电池以甲醇为能量来源，手机，笔记本电脑将不再用充电。
3.2固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解质，除了高效，环境友好的特点外，它无材料腐蚀和电解液腐蚀等问题；在高的工作温度下电池排出的高质量余热可以充分利用，使其综合效率可由50%提高到70%以上； 它的燃料适用范围广，不仅能用H2，还可直接用CO、天然气（甲烷）、煤汽化气，碳氢化合物、NH3、H2S等作燃料。这类电池最适合于分散和集中发电。
3.3碱性燃料电池
再生氢氧燃料电池将水电解技术(电能+2H2O2H2+O2)与氢氧燃料电池技术(2H2+O2H2O+电能)相结合 ,氢氧燃料电池的燃料 H2、氧化剂O2可通过水电解过程得以“再生”, 起到蓄能作用。可以用作空间站电源。采用氢氧化钾溶液作为电解液。这种电解液效率很高（可达60-90％），但对影响纯度的杂质，如二氧化碳很敏感。因而运行中需采用纯态氢气和氧气。这一点限制了将其应用于宇宙飞行及国际工程等领域。
3.4质子交换膜燃料电池
燃料电池工程中心研究双效催化剂和双效氧电极的制备方法，研制薄层电极并制备膜电极三合一组件，降低电极铂担量。目前电极的铂担量已降至0.02mg/cm2。同时进行固体电解质的水电解技术开发，已掌握水电解用膜电极的制备技术。
3.5熔融碳酸盐燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600～700℃），具有效率高（高于40%）、噪音低、无污染、燃料多样化（氢气、煤气、天然气和生物燃料等）、余热利用价值高和电池构造材料价廉等诸多优点，是下一世纪的绿色电站。
4.燃料电池的应用
燃料电池技术因具备低污染、高能源转换效率的特性，更能满足人类高效、环保的需求。它具有更高的能源密度。紧急备用发电机、住宅用热电共生系统、UPS、分布式发电系统、军事国防、太空与运输工具领域、机器人、笔记型计算机、PDA、手机等便携电子产品、便携电源、搬运工具、电动辅助/代步车等。采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。这种电解质具有高功率一重量比和低工作温度。是适用于固定和移动装置的理想材料。
质子交换膜燃料电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质,无电解质腐蚀问题，能量转换效率高，无污染，可室温快速启动。质子交换膜燃料电池在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景，尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。
5.小结
高效、洁净的燃料电池必将在未来的高效、清洁发电技术中占有一席之地。但是，资金、技术、观念、基础设施上还有许多需要克服的困难。油价飙升、电价太贵，燃料电池成为未来家庭能源供应相对便宜的选择，也是目前最令人满意的解决方案。在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景。 [科]
【参考文献】
［1］石新军.燃料电池的应用和发展.现代物理知识,2006,1.
燃料电池技术论文范文3
[论文摘要]：通信电源是向通信设备提供交直流电的电能源，是整个通信电信网的能量保证。通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的保护系统构成。通信电源系统的设备多，分布广，不仅单个电源设备的可靠性会影响系统的可靠性，电源系统的总体结构也会对自身的可靠性造成很大的影响。
一、通信电源的发展现状
（一）供电系统的现状
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能，从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
（二）通信电源设备的更新换代
近年来，随着技术的进步，特别是功率器的更新换代，新型电磁材料的不断使用，功率变换技术的不断改进，控制方法的不断进步，以及相关学科的技术不断融合，通信电源在系统的可靠性、稳定性，电磁兼容性，消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
（三）现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路，半桥电路和全桥电路，各有优缺点。一般认为，在中、小功率场合，采用双单端电路或半桥电路是适宜的；在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
（一）开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换，即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中，开关电源在电源技术中占有重要地位，从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级，开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。
（二）通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下，通信直流电源产品体现了如下的发展态势：
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构；功率变换模式也将维持现有的高频开关模式，暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高，推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高，但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定，一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟，以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入，通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律，一般而言，技术的生命周期包含四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期，种种迹象表明，通信直流电源的核心技术，开关电源技术基本上开始步入成熟期：效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高，未来几年甚至十几年内，通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段，直至有一天，一种新的电源变换技术出现，通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展，就像开关稳压技术替代线性稳压技术，给电源带来了革命性的变化。
（三）通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段，其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步，国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池，有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池，由于其材料、结构和技术上的先进性，在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
1．钒电池（VanadiumRedoxBattery）。钒电池（VRB）是一种电解值可以流动的电池，目前正在逐步进入商用化阶段。
2．燃料电池。燃料电池是一种化学电池，也是一种新型的发电装置，它所需的化学原料由外部供给，如氢氧燃料电池，只要外部供给氢和氧，经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用，就能产生0.9V电压的直流电能，同时产生大量的热能.
3．电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统，大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂，人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度，这对电源设备的监控管理提出了新的需求，保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时，数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势，数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.
4．通信电源的环保要求。环保问题，一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求，降低电源的输入谐波，不但可以改善电源对电网的负载特性，减少给电网带来严重污染的情况，还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面，是材料的可循环利用和环境的无污染，这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。
在通信电源开发、生产早期，人们主要集中研究电源的输出特性，较少考虑到电源的输入特性。例如：传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路，其输入电流呈脉冲状，导通角约为π/3，波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染，使电网波形失真，实际负荷能力降低，对于三相四线制的电网来说，还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。
参考文献：
[1]朱雄世，《通信电源的现状与展望》.
[2]《浅析全球通信电源技术发展趋势》.
[3]《通信直流电源发展趋势》.
[4]孙向阳、张树治，《国外通信用蓄电池技术研究的新进展》.
[5]《通信电源技术发展趋势及标准研究方向》.
[6]曾瑛，《浅谈通信电源》.
[7]王改娥、李克民，《谈我国通信电源的发展方向》.
[8]王改娥、李克民，《我国通信电源的发展回顾与展望》.
[9]侯福平，《UPS系统在通信网络中使用的特点及要求》.
[10]《全球通信电源技术发展呈现五大趋势》.
燃料电池技术论文范文4
关键词：新能源；产业；技术瓶颈
随着核能、太阳能、风能等新能源技术的逐步成熟和应用成本逐步降低，新能源产业开始在世界范围内崛起。中国是世界上第二大能源生产国和消费国，但由于新能源产业的核心技术基本都在国外，而重大的制造设备和关键零部件基本靠进口，使得我国新能源产品的成本过高，不仅使得新能源产品在国际上缺乏竞争力，同时也造成国内风电、核电等的价格居高不下，从而在国内消费市场难以打开局面，在内需萎靡，国际市场利润空间受控的情况下，我国新能源产业要想壮大成国民支柱产业前景渺茫。而自金融危机以后，各国经济对新能源产业给予了重望，在国外市场需求的突然增加与国内环保压力的共同推进下中国新能源产业将迎来重大的发展机遇，因此当前如何克服发展的技术瓶颈对于新能源产业来说尤为重要。
1 当前我国新能源产业的发展现状
伴随着国际上低碳经济的呼声越来越高，我国新能源产业近两年获得了快速的膨胀，但由于扩张的速度太快，使得新能源产业的发展陷入无序的状态，特别是近两年快速扩张的风电、多晶硅等新兴产业出现明显的重复建设倾向，新能源产业这种“虚热”的状态，不得不引起我们高度的重视。
①风电产业——失衡的产业链。中国风电产业在2005年《可再生能源法》实施之后，连续4年实现新增装机容量翻番，2008年中国风电装机1221万kw，已占全球总装机的10％，已成为亚洲第一、世界第四的风电大国，仅排在美国、德国、西班牙之后。但是，在竞相上马的风电项目背后，却是微不足道的经济效益，风电产业陷入产能过剩的尴尬境遇。截至2008年底，风电装机容量只占到全国电力总装机容量的1.13％，而发电量更是只占区区0.37％。同时，内蒙古约有三分之一的风电并网项目处于闲置状态；甘肃酒泉已经投运的46万kw风电装机最大发电出力只能达到65％左右。国内风电产业面临的主要问题主要集中在产能过剩、成本过高、机组质量和电网模式制约等方面。
而从风电产业的产业链上来讲，严重失衡。今年上的风电项目都集中在风机制造一端，这是因为我国目前风电场建设的高歌猛进，催生了风电设备的巨大需求，使得风机制造项目一哄而上，造成了风电产业链的结构性失衡，所以我们说风电过热过剩其实指的是风电产业的这种结构性过剩。国内风电整机生产企业超70家，超过全球其他地区风电设备厂商总和。目前，不仅在整机市场上存在着过多企业涌入的状况，在叶片市场也出现了一哄而上的现象。尽管风电大小企业如雨后春笋般成立，在核心技术和关键零部件等方面，生产企业走的却是清一色的引进路线。
②光伏产业——国外环保事业的打工仔。国际上新技术的发展与应用，促使太阳能发电成本大大降低，美国工业体系大约在0.21美元左右，这一数值已经相当接近于火电价格的成本。而且成本还将进一步的下降，可以预期不远的将来光伏产业将会迎来一个爆发的增长期。我国光伏产的发展也是随着国外的需求而近年来得到了快速发展，最近5年的年平均增长率在40％以上，其扩展主要在海外市场。按照国家制定的发展计划，至2010年，中国光伏发电的累计安装量将不会超过300mw，因此目前光伏产业的主要市场仍将在海外。
目前国内光伏产业上游多晶硅产业扩张迅猛，价格回落预期强烈，多晶硅行业的暴利时代将逐渐走结束。而且由于金融危机影响了下游光伏需求，许多曾出台庞大扩产计划的多晶硅制造商必将推迟或取消其部分后期项目，近几年将发生无情的洗牌。下游太阳能电池制造业将摆脱多晶硅原料产能瓶颈，行业毛利率将会有所回升。
但是，中国的太阳能电池生产最主要的原料晶体硅，我国矿产储存很少，因此不得不从欧洲和日本高价进口。加工制成太阳能电池后，再返销回当地，这种发展模式无疑等同于担任着国外环保事业“打工仔”的角色。
③其他产业的发展。在新能产业领域，我国太阳能热水器产业近几年发展迅速，产品推广很快，目前国内太阳能热水器安装总量达到13284万m3，占全球安装总量的70％以上，产业形态也逐步走向成熟。在国际生物燃料产业化风潮的促进下，我国生物燃料产业近年发展很快，2008年中国燃料乙醇产量达到190万t，受粮食产量制约，我国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产。为了扩大生物燃料来源，我国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术(称为甜高梁乙醇)，并开展了甜高梁的种植及燃料乙醇生产试点。另外，我国也在开展纤维素制取燃料乙醇的技术研究开发，如果农林废弃物纤维素制取燃料乙醇或合成柴油的技术实现突破，生物燃料年产量可达到上亿吨，从理论上讲，我国生物燃料的发展潜力还是很大的，但目前还处于起步阶段，其产业化的进程还很缓慢。总体来讲部分新能源细分产业在国内市场仍未完全启动，虽然目前发展态势来看还不错，但是如果不加快新能源产业领域核心技术的研发与应用，以及加强行业的规范与引导，新能源产业泡沫无疑将会发展成为中国经济将来发展的又一隐患。
2 我国新能源产业发展的技术瓶颈
我国新能源企业的大多规模小，核心技术对外依存度高，关键设备和零部件主要靠引进，企业自主研发能力薄弱。有数据显示我国新能源技术的专利集中在高校和科研院所，这一方面说明我国对于新能源技术研发的投资重点在高校和科研院所，同时又从另一个方面说明我国新能源企业自主研发能力低下，从而制约了我国新能源技术产业化转化的效率和能力。当前我国新能源产业发展的技术瓶颈主要有以下几方面：
①战略产品缺乏核心技术大幅缩减了产业的利润空间。总体来说我国新能源产品的技术水平偏低，而且核心技术多依赖国外。比较有代表性的是光伏产业，目前太阳能的利用的效率主要依赖于电池的性能，而我国太阳能电池生产的上游产品最重要的专用原材料单晶硅基本都靠进口，由于前期生产过快的扩大，竞争变得异常激烈，因为缺乏核心技术，使得我国这些企业的利润大幅下降，后期的发展不容乐观。
②设备与制造技术落后使得新能源产业发展缺乏后劲。这个问题在风电、核电等产业都很突出。风电机组制造技术是风电发展的核心，而目前我国风电整机总体设计和关键零部件设计制造仍是制约我国风电产业发展的瓶颈。目前我国风电建设远远落后于世界发展，其主要原
因是，没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础，吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。随着世界风力发电设备制造水平提高，更大的单机容量已经是全球风能技术发展的趋势。据了解，国外风电机组目前已达到兆瓦级，如美国主流1.5mv，丹麦主流2.0～3.0mv，在2004年的汉诺威工业博会上4.5mv的风电机组也已面世。而迄今为止，我国在这一技术上处于落后位置，尚不具备自行开发制造大型风电机组的能力，且在机组总体设计技术，特别是桨叶和控制系统及总装等关键性技术上落后于欧美发达国家，且机组质量普遍不高，易出现故障，这就使国产设备的竞争力面临严峻的考验。
③新能源并网应用技术滞后形成了新能源的消费瓶颈。我国风电、光伏电站一般处于偏远地带后，电网负荷小，不能满足大规模风电接人的要求，特别是近几年随着新能源发电装机容量的大幅提升必然对电网提出更高的建设要求。典型的例子便是，西北、东北和华北本是我国风电资源相对丰富的地区，但这些地区大部分处于电网产业的末梢，电网基础设施建设较为薄弱，因而难以对当地的风电资源进行充分有效利用。就全国来看，如业内人士所言，我国风电装机容量虽然在2008年底已突破1200万kw，但其中仅有800万kw的装机容量入网发电。将来新能源的发展迫切需要在电网的系统接入、并网技术标准、并网管理等方面开展突破性工作。
3 对策思路
①做好新能源产业发展战略规划，进行超前布局。新能源是一个新兴的产业，我们应该做好超前布局和规划，为新能源产业的发展建立良好的政策环境。政府应该提前进行新能源产业发展的关键技术、共性技术进行攻关从战略上提前布局，只有这样我们的新能源产业才能克服当前发展的核心技术不足的软肋，迎头赶上甚至超越发达国家。
②建立起行业标准，引导规范新能源产业的发展。逐步建立和完善新能源产品的标准体系，以及质量控制体系，选择有特色的创新能力较强的地区，发展新能源产业基地，构建比较完善的产业链，促进新能源产业的积聚式发展。
③加强示范与应用，推进关键技术与产品产业化。氢能，以燃料电池为重点，燃料电池堆、燃料电池辅助装置、燃料电池发动机等技术，开展产业化示范，推动氢能燃料在交通运输方面的应用。重点包括太阳能系统集成和产业化应用，重点支持能够促进光伏发电并网发电，光伏发电的系统技术和关键技术的产业化；围绕成形燃料开展能源作物的育种、繁育等高科技产业化；实施新材料高技术产业化专项等。通过关键技术与产品的示范与应用，从而推动这些技术产品的规模化、商业化，带动新能源产业的发展。
燃料电池技术论文范文5
关键词：混合动力汽车，检测，维修
混合动力电动汽车的英文是“Hybrid Electric Vehicle”，简称“HEV”。根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议，混合动力电动汽车是指有两种或两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源，至少有一种能提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。目前已研制成功并投入使用的混合动力电动汽车主要是内燃机与蓄电池混合的混合动力电动汽车，它被称为油电混合动力汽车。本论文所述的混合动力汽车也只局限于这类油电混合动力汽车。
所谓油电混合动力电动汽车（以下简称混合动力汽车），是指采用传统的内燃机和电动机(电池) 做为动力源，通过使用热能和电力两套系统驱动汽车。混合动力汽车采用的内燃机既可是汽油机也可以是柴油机，而使用的电动系统包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。两套系统的联合使用使得内燃机、电动机都可在高效区经济内运行，输出功率相对稳定。燃油提供了车辆运行所需的大部分能量来源，而辅助动力单元即动力电池通过电机使车辆具有更好的动力性和经济性。
一、混合动力汽车的检测与维修概述
汽车维修工作主要分为保养、机械维修、电器及电控系统维修、钣金和喷漆这几个部分。对于混合动力汽车来说，它与传统的内燃机汽车的主要差别在于增加了一套电驱动系统，这套系统的增加使得原本就复杂的电控系统变得更加复杂，电器及电控系统的维修难度之大不言而喻。由于增加了一套电驱动系统并对原有内燃机汽车的结构作了相应的改造，这决定了混合动力汽车必将产生出新的特有的故障类型，原本适用于传统内燃机汽车的一些维修经验、诊断思路和检测方法在混合动力汽车上可能将不再适用，所以，作为一名维修人员如果墨守成规、依赖经验，不注重理论知识的学习和诊断思维的培养，将很快被淘汰。那么我们应该如何来面对接下来的挑战呢？
首先，随着汽车电控化程度的提高，特别是未来混合动力汽车、纯电动汽车以及燃料电池汽车的发展，汽车的主要故障将出现在电路方面，面对复杂、纷乱的汽车电路时，只有具备了过硬的理论知识后才有可能将它们理清楚、弄明白，才有可能进一步的形成正确的诊断思路，找到正确的维修方法。
其次，多观察、多比较。在掌握相关理论知识的基础上要回到实践当中来，多观察、多比较。仔细观察汽车的结构，认真的比较它与传统的内燃机汽车的异同点，将理论与实践紧密的连接起来。
再次，勤总结。混合动力汽车必然会出现不同于现有传统内燃机汽车的特有的故障类型，应该在维修实践中将其详细的记录下来并认真的分析和总结，日积月累便能形成一套适合于混合动力汽车的行之有效的维修方法。
二、混合动力汽车的检测与维修
我们知道不同的混合动力系统其结构和工作原理各不相同，这就使得不同的混合动力汽车其检测与维修的方法也会有很大的差异。本文以丰田普锐斯混合动力汽车为例简单的介绍一下与混合动力汽车的检测与维修相关的问题。
1、普锐斯混合动力汽车检测与维修注意事项
普锐斯采用的是高压电路，动力电池组的额定电压为201.6V，发电机和电动机发出（或使用）的电压为500V。在普锐斯的电路系统中，高压电路的线束和连接器都为橙色，而且蓄电池等高压零件都贴有“高压”的警示标志，注意！不要触碰这些配线。论文格式。在检修过程中一定要严格按照正确的操作步骤操作。在检修过程中（如安装或拆卸零部件、对车辆进行检查等）必须注意以下几点：
（1）对高压系统进行操作时首先应将车辆电源开关关闭；
（2）穿好绝缘手套（戴绝缘手套前一定要先检查手套，不能有破损，哪怕针眼大的也不行，不能有裂纹，不能有老化的迹象，也不能是湿的）；
（3）将辅助蓄电池的负极电缆断开（在此之前应先查看故障码，有必要的化将故障码保存或记录下来，因为与传统内燃机汽车一样，断开蓄电池负极电缆故障码将被清除）；
（4）拆下检修塞，并将检修塞放在衣袋里妥善保管，这样可以避免其他人员误将检修塞装回原处，造成意外；
（5）拆下检修塞后不要操作电源开关，否则可能损坏混合动力ECU；
（6）拆下检修塞后至少将车辆放置5分钟后再进行其他操作，因为至少需要5分钟的时间对变频器内的高压电容器进行放电；
（7）在进行高压系统的作业时，应在醒目的地方摆放警告标志，以提醒他人注意安全；
（8）不要随身携带任何金属物体或其他导电体，以免不小心掉落引起线路短路；
（9）拆下任何高压配线后应立刻用绝缘交代将其包好，保证其完全绝缘；
（10）一定要按规定扭矩将高压螺钉端子拧紧。扭矩过大或过小都有可能导致故障；
（11）完成对高压系统的操作后，在重新安装检修赛前，应再次确认在工作平台周围没有遗留任何零件或工具，并确认高压端子已拧紧，连接器已插好。论文格式。
2、普锐斯的基本检修程序
（1）车辆进入车间。
（2）分析各户所述的故障。
（3）将智能诊断仪II连接到车辆的诊断插座上。
（4）读取故障码和定格数据，并将其记录下来。如果出现与CAN通信系统有关的故障码则应首先检查并修复CAN通信。
（5）清除故障码。
（6）故障症状确认。若故障未出现则进行故障症状模拟；若故障出现则查看故障码及相关数据流以获取相关信息。
（7）进行基本检查，查阅相关资料。
（8）根据故障现象、故障码、相关数据流并结合其他的检测手段进行故障诊断，找出故障原因。
（9）排除故障。
（10）确认故障排除。
3、普锐斯混合动力汽车混合动力控制系统的检测与维修
（1）对混合动力汽车控制系统进行操作前必须弄清楚混合动力汽车控制系统的组成和工作原理并结合电路图和相关的维修资料严格按规范的操作步骤进行。
（2）普锐斯混合动力系统的相关检查
①检查变频器
查看故障码；清除故障码；戴上绝缘手套；关闭电源开关；拆下检修塞；拆下变频器盖，断开端子A和B。
将电源开关拨到IG位置，此时会产生互锁开关系统的故障码；在线束侧用电压表测电压，同时用欧姆表测电阻。
②检查转换器（戴上绝缘手套操作）
若混合动力系统警告灯、主警告灯和充电警告灯同时点亮，则检查故障码并进行相应的故障排除。
③检查速度传感器
用欧姆表测量端子间的电阻，其值应符合标准值，否则更换变速驱动桥总成。
④检查温度传感器
用欧姆表测量端子间的电阻，应符合标准值，否则更换变速驱动桥总成。
⑤检查加速踏板位置信号
将电源开关拨到IG位置；用电压表测量混合动力车辆控制ECU连接器B中相应端子的电压，应符合标准值，否则更换加速踏板连杆总成。
4、普锐斯混合动力汽车电池系统的检测与维修
普锐斯混合动力汽车电池系统主要由以下几部分组成：动力电池组、12V辅助电池、电池ECU、冷却系统、电流传感器、检修塞系统主继电器等组成。
动力电池组：普锐斯采用的是镍-氢动力电池组，它具有高功率密度和常使用寿命的特点。该电池组由28个电池模块串联而成，每个模块由6个1V或2V的单节电池串联而成。所以整个电池组共168个单节电池，可以得到201.6V的高电压。论文格式。
电池ECU：电池ECU的功能是用来检测电池组的充电状态（SOC）、温度、电压、电流以及是否漏电，并将这些信息发送到HV ECU（混合动力ECU）。电池ECU还负责控制冷却风扇的工作，确保电池组处于正常的温度范围内。
电池组冷却系统：电池组冷却系统由冷却风扇，一个进气温度传感器和3个位于电池内的温度传感器以及通风管路组成。3个温度传感器和一个进气温度传感器随时检测蓄电池及进气口的进气温度，若温度升高到一定值，电池ECU将启动冷却风扇，直到温度下降到规定值，从而使电池组的温度始终保持在正常的范围内。
检修塞：检修塞位于电池组第19模块和第20模块中间，在检查或维修前拆下检修塞便可以切断电池组中部的高压电路，可以保证维修期间的人员安全。
系统主继电器（SMR）：系统主继电器的作用是按照HV ECU的指令连接和断开到高压电路的动力。系统主继电器共由3个继电器组成，两个位于正极分别为SMR1、SMR2，一个位于负极SMR3。电路接通时，SMR1和SMR3工作，而后SMR2工作而SMR1关闭。
辅助蓄电池：普锐斯采用的是12V的免维护电池，它与传统的汽车用蓄电池类似，负极也是通过车身接地的。该电池对高压很敏感，对其充电时应将它从车上拆下，用丰田专用的充电机充电，普通充电器没有专用的电压控制功能，有可能毁坏电池。
参考文献
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[2] 张金柱. 混合动力汽车结构、原理与维修[M]. 北京：化学工业出版社，2008.
[3] 耿新. 混合动力技术的原理和应用[J]. 汽车维修与保养，2008.
[4] Jon Munson. 用于混合动力/电动汽车的可靠锂离子电池监视系统[J]. CompoTechChina，2008（10）
[5] 陈宗璋，吴振军. 电动汽车动力源类型[J]. 大众英雄，2008，（3）
燃料电池技术论文范文6
关键词：电动物流汽车；电机；现状与趋势
中图分类号：F253.9 文献标识码：A
Abstract： With the development of China's express delivery business blowout， a rapid growth in the number of logistics vehicles. In the context of energy constraints， environmental pollution， our government put the development of electric vehicles as a logistics solution to energy and environmental problems and realize the sustainable development of one of the major initiatives， the auto production enterprises will also electric car logistics as an important strategic direction grab the commanding heights of the auto industry in the future， the key components of the motor for electric vehicle logistics is currently using more ac asynchronous motor， permanent magnet synchronous motor and switched reluctance motor， the motor has advantages and disadvantages of each. From the angle of technological development， permanent magnetic motor will be a development trend. At the same time， from the point of automotive electrical installation convenience， etc， will be electric logistics hub motor car driving mode of the ideal.
Key words： electric automobile logistics； the motor； current situation and trend
动物流汽车是新能源汽车中发展较快的一个类型。新能源汽车用的驱动电机要满足频繁启/停、加减速，爬坡或低速时能提供较大转矩，在高速行驶时提供小转矩高转速，而且变速范围要宽。由于新能源汽车车载能源为动力电池，容量有限，为获得最大的行驶里程，大多数车辆都采用了能量回馈技术，即在汽车制动时，通过控制器将车轮损耗的动能反馈到电池中，并使电机处于发电状态，将发出的电输送到电池中[1]。因此，电动汽车的驱动机不能单纯的称为电动机，而应称为电机。
科技部要求新能源汽车技术研发将重点围绕电机驱动与电力电子、动力电池与电池管理等6个技术方向展开。考核指标为电机控制器峰值功率密度≥17kW/L，最高效率≥98.5%，匹配电机额定功率20kW至60kW，功能安全满足ISO26262标准ASCIL C级的要求，设计寿命达到15年或40万公里；装车应用≥10 000套[2]。
1 电动物流汽车对电机的要求
与工业生产机械、家用电器等的电机相比，电动物流汽车用驱动电机的工作比较特殊：
（1）电机工况复杂：电动汽车经常启停、加减速、上下坡等，电机的输出转矩和功率变化频繁。
（2）电机在冲击、振动的环境下工作：电动汽车的颠簸和振动都会传递给电机，此外，电机还要承受汽车在紧急制动、急转弯、急加速时的惯性力。
（3）车载电源能量有限：电动汽车的电源能源是有限的，当能量用尽时，需要停止运行，进行充电或添加燃料来恢复其消耗的能量。
（4）电机本身也是负载：电机及其控制器本身的质量也是车辆质量的一部分。
与工业用电机相比，针对电动物流汽车的驱动特点所设计的电机有着特殊的性能要求：
（1）电动物流汽车驱动电机要满足频繁的启停、加减速、转矩控制的动态性能要求较高，电机要有自动调速功能，能减轻使用者的操作强度，提高驾驶的舒适性，并且控制响应能达到与燃油车油门踏板同样的要求。
（2）在允许范围内尽量采用高电压，可减小电机和逆变器及其它装备的尺寸。
（3）为了减少整车的重量，通常取消多级变速器，这就要求在低速或爬坡时，电机可以提供较高的转矩，通常来说要能够承受4～5倍的过载。
（4）调速范围要宽，还需要在整个调速范围内保持较高的运行效率。
（5）电机设计时尽量设计为高额定转速，同时尽量采用铝合金外壳，各种控制器装备的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能小，有利于减少电动汽车的重量。
（6）电动汽车应具有最优化的能量利用，具有制动能量回收功能，再生制动回收的能量一般要达到总能量的10%～20%。
（7）电机工作环境较差，要求电机要有很好的可靠性、耐高低温和耐潮性好、噪声低运行，同时还要保证电机的制造成本低。
（8）为保证安全，需要安装高压保护设备。
（9）结构要简单以便于维修，价格还要低廉。
2 电动物流汽车常用电机类型
直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机是电动物流汽车常用的动电机。直流电机应用最早，这种电机的特点是控制性能好、成本低，但其重量过大、效率低、电刷和滑环的存在增加维护成本，尤其是电刷的磨损会带来安全隐患。
电动物流汽车对车用电机的要求不断提出新的要求，随着电控、机械制造和材料等技术的进步，交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机的性能将更为优越，是目前应用较为广泛的电动物流汽车用电机。电动物流汽车常用电机的性能和优缺点比较及应用车型如表1、表2所示。
3 电动物流汽车用电机发展趋势
3.1 永磁同步电机
由于永磁同步电机效率高、转矩密度高、高效区宽、调速范围宽、重量轻等优点，电机永磁化是未来电机的发展趋势之一[4]。
3.2 轮毂电机
轮毂电机技术又称为车轮内装式电机技术，是一种将电机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置技术。轮毂电机可采用永磁无刷、直流无刷、开关磁阻等电机类型。由于电机处于车轮轮毂内，受体积限制，要求电机为扁形结构，即电机短而粗。
轮毂电机具有：更方便的底盘布置，更灵活的供电系统，更好的汽车底盘主动控制性能，最优的驱动力分配等技术优点。
由于采用了电动轮驱动的形式，没有了机械传动系，使车厢的空间更大，底盘布置更灵活，底盘通用性增强。同时，汽车的电源供电系统无论是采用燃料电池、超级电容或者蓄电池，或者是它们的组合，都不受限制，原来的机械硬连接动力传动形式也变为电缆进行供电的软连接形式。
轮毂电机的控制响应快、精度高，并且每个驱动轮由各自的控制器控制，可以实现最理想的控制效果。轮毂电机也有比如密封和起步电流/扭矩间的平衡关系，以及转向时驱动轮的差速问等题，但从电机驱动技术的特点和发展趋势来看，轮毂电机将是电动物流汽车最理想的驱动方式。
4 结束语
2015年，我国快递业务总量达到211亿件，同比增长54%，相比去年提高8%。随着整个快递业务量的爆发，物流车辆的增长数量也得到了快速增长。在能源制约、环境污染等大背景下，我国政府把发展电动物流汽车作为解决能源及环境问题、实现可持续发展的重大举措之一，各汽车生产企业也将电动物流汽车作为抢占未来汽车产业制高点的重要战略方向[5]。在政府与企业的共同努力下，我国电动物流汽车近几年展现出良好的发展势头。电机作为电动物流汽车上的关键零部件，其技术、产品品质等还要提升，行业标准还不完善，整个行业还处于起步阶段，关键技术方面还落后于发达国家。因此，加快新一代电机等技术研发，已成为我国“十三五”规划的重点突破方向。
参考文献：
[1] 李登辰. 轮边驱动电动汽车高速齿轮系统的设计与研究[D]. 青岛：青岛科技大学（硕士学位论文），2014.
[2] 刘重才. 电动物流车放量催生电机需求[N]. 上海证券报，2015-12-10（A06）.
[3] 陈艺端. 改进转子结构互感耦合开关磁阻电机性能的研究[D]. 北京：北京交通大学（硕士学位论文），2014.
