基本信息
- 項目名稱：
- 光-氫-電燃料電池車模
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本參賽作品以太陽能光伏發(fā)電、電解水制氫及燃料電池技術(shù)為核心技術(shù)，實現(xiàn)了太陽能光電轉(zhuǎn)換—電解水制氫—氫能源燃料電池—電力驅(qū)動的燃料電池車模型。本作品設計新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、是光-氫-電三能的電動車，充分體現(xiàn)出使用可再生能源、新能源和動力的環(huán)保主題和可持續(xù)發(fā)展的理念。
- 詳細介紹：
- 作品利用太陽能電解普通水來制氫，電解效率高達80%，無污染；燃料電池電轉(zhuǎn)換效率高達70%，和氧氣反應后排放物為水，真正實現(xiàn)了零排放；在燃料氫氣儲存方面有創(chuàng)新，實現(xiàn)了儲水、儲氣、供氣一體化結(jié)構(gòu)。 太陽能電解水制得純度為99%的氫氣并供給燃料電池產(chǎn)生1V左右的電能，通過電機和齒輪最后驅(qū)動車模行走；儲氣裝置滿足儲水、氫氣和供氫氣的要求。本作品可作為中學實驗教學儀器，市場前景廣闊；同時，本作品將光能、氫能以及電能有機地結(jié)合在一起，光-氫-電一體化的設計思路對今后燃料電池車的發(fā)展方向具有重要的意義。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關鍵和主要技術(shù)指標
- 設計目的： 本作品——光-氫-電燃料電池車模，零污染、零排放、高效率，滿足環(huán)保節(jié)能的理念；符合開發(fā)利用可再生能源和清潔能源社會發(fā)展的主題；同時可為汽車設計制造行業(yè)提供一個新的觀念與方法。 基本思路： 本作品通過太陽能電板吸收光能通過光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電能。電能提供給電解水模塊能量，進而電解水，產(chǎn)生氫氣和氧氣，并通過量筒儲存氣體。小車需要能量時，將氫氣和氧氣導入并儲存于儲氣罐中預驅(qū)動小車運動，將其壓入質(zhì)子交換膜燃料電池中，轉(zhuǎn)化為電能。電能帶動電機運轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動小車運動。 創(chuàng)新點： 儲氣通過連通器排水儲氣裝置，儲存氣體純凈，且可精確控制氣體使用量。裝置組裝方便，簡單易操作;PEMFC燃料電池，環(huán)境適應性強，可兩棲使用；車體材料選用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），經(jīng)濟環(huán)保，車底結(jié)構(gòu)簡單容易激光切割成型，且各部件之間采用膠接，易組裝；整個系統(tǒng)有效結(jié)合加氫站與車身兩部分，更好得解決太陽能不穩(wěn)定、間歇，難以控制的缺點，通過氫氧蓄能轉(zhuǎn)換為可穩(wěn)定連續(xù)供給，可控制利用的能量。 關鍵技術(shù)指標： 太陽能電解水制得純度為99%的氫氣并供給燃料電池產(chǎn)生1V左右的電能，電解效率高達80%；燃料電池電轉(zhuǎn)換效率高達70%，反應后排放物為水；通過電機和齒輪最后驅(qū)動車模行走；儲氣裝置滿足儲水、氫氣和供氫氣的要求。
科學性、先進性
- 作品先進性： 本作品利用太陽能制氫，進而由氫氧反應產(chǎn)生的電能帶動小車運動。作品選材環(huán)保，是一輛使用可再生能源太陽能，并實現(xiàn)零排放、零污染、高效率的光-氫-電三能一體化的燃料電池汽車模型。 技術(shù)特點和顯著進步： 太陽能電池提供電解水所需能量：利用光伏效用將照射在電池板上的光能轉(zhuǎn)化為電能； 利用PEM水電解器電解水：PEM水電解器體積小、效率高、工作溫度低；生成的氫氣純度高達到90%以上； PEMFC燃料電池為動力源：能在常溫下使用，電流大、壽命長、體積小、啟動快、能量轉(zhuǎn)換效率高；水電解出的氫氣為燃料，實現(xiàn)零污染排放； 電池車模設計合理：車體采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于組合與組裝；車身采用環(huán)?？苫厥盏挠袡C玻璃，具有重量輕、抗腐蝕、加工工藝性好、透明材質(zhì)有利于觀察原理的特點；車體結(jié)構(gòu)合理，滿足強度要求，行駛平穩(wěn)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年3月某校第二屆大學生課外學術(shù)科技作品競賽特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利、產(chǎn)品
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；模型；圖紙；現(xiàn)場演示；圖片；錄像；樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、設計原理新穎，能充分體現(xiàn)出可再生能源、綠色能源的環(huán)保主題，對于注重可持續(xù)發(fā)展的當今世界具有不可估量的應用價值。 適應范圍： 可作為實驗教學儀器。目前“燃料電池”、“水電解反應”等知識點已被明確加入到中小學化學課本。素質(zhì)教育體制下的教育理念逐步傾向于知識傳授與能力培養(yǎng)、理論知識與實踐創(chuàng)新緊密結(jié)合起來。本車模因其新穎獨特的設計原理和結(jié)構(gòu)不僅使學生產(chǎn)生濃厚的興趣，同時也會有助于課堂實驗教學。同時，光-氫-電一體化的設計思路對今后燃料電池車的發(fā)展方向具有重要的指導意義。 市場分析： 根據(jù)對江蘇省13個大中小城市的市場問卷調(diào)查結(jié)果顯示：平均每個縣、市對燃料電池車模感興趣的學校9所，保守預計每所學校購入數(shù)量為20輛，車模的市場售價初定800元/套，成本約400元/套，即僅江蘇省市場經(jīng)濟效益可達93.6萬元。同時，在立足于教學實驗市場的前提下，我們可涉足每個城市的科技館，以其先進的技術(shù)和獨特的外觀吸引更多的客戶，逐步拓寬產(chǎn)品市場。
同類課題研究水平概述
- 當前，各國汽車廠商都在加緊研制以氫為能源的燃料電池車，它真正實現(xiàn)零排放、零污染、效率高的戰(zhàn)略目標。隨著催化劑成本大幅降低、價格低廉的質(zhì)子交換膜的開發(fā)及制造成本降低，各國汽車開發(fā)商相信PEMFC電動汽車是未來汽車發(fā)展的方向，紛紛投入巨資進行研究和整車開發(fā)，各地區(qū)的主要情況如下： （1）美國：作為世界第一大汽車制造商，通用一直致力于FCEV的開發(fā)。1998年推出小型箱式車Zafira，到2002年已發(fā)展到HydroGen3，該車型裝載94kW的PEMFC，以液氫為燃料，一次填充可行駛400km，最高車速160km/h。 （2）歐洲：戴姆勒－克萊斯勒（DCX）在FCEV領域一直是世界領先的制造商。旗下的戴姆勒－奔馳從1990年開始研究燃料電池技術(shù)，1994年DB與Ballard合作推出了第一輛FCEV車型NECAR 1。它采用MB190廂式車體，裝載Ballard生產(chǎn)的50kW質(zhì)子交換膜燃料電池，一次填充燃料續(xù)駛里程為130km，最高車速為90km/h。 （3）中國：2001年科技部開始組織實施以燃料電池汽車為重要內(nèi)容的“電動汽車重大科技專項”，國家投入近9億元，由上汽集團和同濟大學等21所單位組建的上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)有限公司承擔了國家電動汽車重大科技專項燃料電池轎車整車項目“超越一號”的課題。第一代轎車用燃料電池發(fā)動機由上海神力科技有限公司研制，于2002年12月通過專家組驗收。2006年12月，第四代超越—榮威”成功裝配，最高時速達150km/h，且0～100km/h加速時間從19秒提高到15秒，一次加氫可持續(xù)行駛300km。2008年北京奧運會上已成功使用氫能燃料電池專用大巴，同時在2010 年上海世界博覽會上燃料電池汽車也有望真正投入運營。 而與此同時，通過查新（200932NT513224），本作品光-氫-電燃料電池車模將太陽能、氫能、電能三能一體化的設計思路,在國內(nèi)尚屬首例。尤其是以其新穎獨特的設計原理和結(jié)構(gòu)，作為學校實驗儀器推廣應用，不僅可以使學生產(chǎn)生濃厚的興趣，同時也有助于課堂實驗教學，具有廣泛的市場前景。其次，本作品對今后燃料電池車的發(fā)展方向具有重要的指導意義。目前，本作品已申請了國家發(fā)明專利（專利申請?zhí)枺?00910032933.8）。
