燃料电池是把化学能转化为电能的装置。这种能量用于混合动力汽车,为发动机提供动力。燃料电池以一些气态或液态物质作为输入量工作。
通常情况下,内燃机的组合运行原理是,它使用的动力既可以只来自一个来源,也可以是两个来源的组合。现代混合动力汽车也使用燃料电池。无论是从全球变暖的角度,还是从地球石油储备不可避免的枯竭的角度来看,为汽车开发一种替代能源都是非常可取的。质子交换膜(PEM)燃料电池由氢和氧(空气)提供燃料,只产生水,自其发展以来,氢被普遍认为是最有前途的方法。在阳极,催化剂氧化燃料,通常是氢,把氢变成带正电的离子和带负电的电子。电解质是一种专门用来让离子通过它们的物质,但电子不应该这样做。被释放的电子通过导线产生电子电流。液氢可以储存在车上,宝马公司已经生产了一系列用这种方式燃料的汽车。
为了设计这个系统,我们需要对氢在受控环境下的行为有深刻的了解它如何被用作燃料以及当压力和温度在车辆中变化时它将如何影响含有氢的油箱。一旦了解了这一点,所有的改变将需要在车辆使这是可行的。
这款燃料电池汽车的重要设计特点是阳极催化剂,它将燃料分解为电子和离子,通常由细铂粉构成,阴极催化剂由镍构成,但它也可以是基于纳米材料的催化剂。首先,我们必须中和燃料电池产生的有毒CO。现在我们必须确定蒸汽与碳的比例,以估计反应中的反应物,这反过来将有助于确定系统中的产氢量。基于这些,氢气到汽油的估计将被决定,使用上述数据,我们可以确定以公里/公斤计算的燃料消耗,现在我们知道了油箱的体积,所以可以在汽车中存储多少燃料,可以很容易地确定,我们可以了解汽车将运行多少公里满箱。油箱中需要保持的调节压力将用理想气体方程来计算。一旦计算出油箱的尺寸、压力和燃油消耗,我们就可以确定车辆产生的最大功率,这种功率将再次转化为电能,为此我们需要两个转换器,其中一个用于燃料堆满电压低于24V时,然后使用升压转换器来降低电压。该输出将与电池并联,以产生平稳运行无故障。
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