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氢能燃料电池电动自行车 上轻院委孙永江 1．1前言 氢能燃料电池具有能量转换率高、无污染、可靠性好，比能量高等优点，被誉为改变未来世界十大科技之 首的一项高新技术，目前欧、美、日等发达国家已将燃料电池列入2l世纪优先发展的核心技术之一。如何加 快进度，开发、试制具有高新技术的氢能燃料电池电动自行车，是当前自行车发展的一大课题。 氢能燃料电池电动自行车与传统的电动自行车的根本区别，就在于用高新技术的“氢能燃料电池”动力 系统，取代了传统的“二次电池(蓄电池)、充电器”组成的动力系统，其它部件基本相同。 氢能燃料电池电动自行车氢能供给方式，又分“高压氢气钢瓶”式和“金属氢化物贮氢装置”式二种，以下 介绍一种“稀土金属氢化物贮氢装置”(简称“贮氢装置”)式氢能燃料电池电动自行车。 1．2目前电动自行车的组成 1．2．1 目前电动自行车的技术特征 目前的电动自行车由：动力系统、驱动装置、车体、车轮、控制系统等五部分组成，见图l。 a．动力系统 动力系统提供电动自行车的能源，是电动车最主要的核心部件，被誉为电动车的心脏。由动力系统l(充 电器)、动力系统2(二次电池)二部分。 i．动力系统l(充电器) 供二次电池充电，以重复使用。充电器的尺寸约175mm×100mm×70mm，未固定在车上，需另行保管。 ii．动力系统2(二次电池) 目前常用的二次电池(蓄电池)主要有：铅酸蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、锂电池等四类。其中小型密封 图l 电动自行车组成图 孙永江／原中国轻工业上海设计院 一70一 99mm×94咖、重量12．6kg、功率150～200kw。 b．驱动装置：电动自行车的行驶的驱动部件(电机)，目前大多是电动轮毂式。 c．车体：是电动自行车安装各零部件的骨架。 d．车轮：是电动自行车的行走部件。 e．控制系统：控制电动自行车的速度、开停、刹车等。电动自行车大多是手动调速把手式控制。 1．2．2 目前电动自行车的缺点 a．续行距离短，仅40～50km。 b．厶宦量转换率低，能量转换率低于30％～40％。 c．二次电池充电需要电源和时间，充电时间一般要8～12小时，既费时又占地，使用很不方便。 d．对环境会造成严重污染 充电时排放的废气，对环境会造成的污染；废电池含镉、镍、铅等重金属，对环境会会造成严重的污染。 1．3“贮氢装置”式氢能燃料电池电动自行车的技术特征 1．3．1 “贮氢装置”式氢能燃料电池电动自行车的组成 “贮氢装置”式氢能燃料电池电动自行车由：动力系统、驱动装置(电机)、车体、车轮、控制系统等组成。 图2“贮氢装置”式氢能燃料电池电动自行车图 1．3．2“贮氢装置”式氢能燃料电池电动自行车的技术特征 “贮氢装置”式氢能电动自行车动力系统由：具有高科技、高新技术含量的动力系统l(贮氢装置)、动力 系统2(质子交换膜燃料电池PEMFC)二部分组成。 a．贮氢装置 贮氢装置是提供燃料的“氢能”，使燃料电池正常工作的部件。氢气通过贮存在稀土等合金制成的贮氢材 料贮氢瓶来提供，是一项21世纪高新技术新能源。 b．质子交换膜燃料电池(PEMFC) 燃料电池(FuelCell)是一种将氢燃料与氧化剂的化学能直接通过电极化学反应转化为电能的装置，是 21世纪高新技术新能源。 3．65kg。 1．3．3“贮氢装置”式氢能燃料电池电动自行车的优点 贮氢合金氢、燃料电池均为21世纪高新技术的新能源，“贮氢装置”式氢能燃料电池电动自行车动力系 一71— 统优点非常显著。 1．4．1 质子交换膜燃料电池(PEMFC)的优点 a．能量转换率高 燃料电池能量转换率一般在80％以上，为火力发电和核电的2倍以上(火力发电和核电效率仅30％。 40％)。 b．比能量高 重量比能量为铅酸电池的3．45倍、体积比能量为铅酸电池的1．09倍。 c．寿命长 燃料电池寿命可达8万公里，一般铅酸电池使用寿命仅1万公里左右，为铅酸电池寿命高8倍。 d．无污染 质