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為核心技術,實現(xiàn)了太陽能光電轉換—電解水制氫—氫能源燃料電池—電力驅動的燃料電池車模型。本作品設計新穎、結構緊湊、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、供氣一體化結構。 太陽能電解水制得純度為99%的氫氣并供給燃料電池產生1V左右的電能,通過電機和齒輪最后驅動車模行走;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。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 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換,產生電能。電能提供給電解水模塊能量,進而電解水,產生氫氣和氧氣,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動小車運動,將其壓入質子交換膜燃料電池中,轉化為電能。電能帶動電機運轉,進而驅動小車運動。 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,車底結構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,通過氫氧蓄能轉換為可穩(wěn)定連續(xù)供給,可控制利用的能量。 關鍵技術指標: 太陽能電解水制得純度為99%的氫氣并供給燃料電池產生1V左右的電能,電解效率高達80%;燃料電池電轉換效率高達70%,反應后排放物為水;通過電機和齒輪最后驅動車模行走;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:車體采用模塊化結構,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、透明材質有利于觀察原理的特點;車體結構合理,滿足強度要求,行駛平穩(wěn)。
獲獎情況及鑒定結果
- 2009年3月某校第二屆大學生課外學術科技作品競賽特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 專利、產品
作品可展示的形式
- 實物、產品;模型;圖紙;現(xiàn)場演示;圖片;錄像;樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品結構創(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)新緊密結合起來。本車模因其新穎獨特的設計原理和結構不僅使學生產生濃厚的興趣,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查結果顯示: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,以其先進的技術和獨特的外觀吸引更多的客戶,逐步拓寬產品市場。
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,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生產的50kW質子交換膜燃料電池,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,在國內尚屬首例。尤其是以其新穎獨特的設計原理和結構,作為學校實驗儀器推廣應用,不僅可以使學生產生濃厚的興趣,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)。