设为首页收藏本站

科技论坛

 找回密码
 注册
查看: 2857|回复: 6

[信息] 燃料电池在电力飞机上的应用前景

[复制链接]
发表于 2013-10-23 13:47:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
飞机应用

燃料电池在电力飞机上的应用前景

燃料电池在电力飞机上的应用前景
[backcolor=initial !important][backcolor=initial !important]
由氢燃料电池驱动的Fuel Cell Demonstrator波音飞机



在2008年2月, 波音公司的研究人员和在欧洲产业合作伙伴进行的飞行试验,试飞了由燃料电池和轻型电池供电的载人飞机。这架所谓燃料电池演示者(Fuel Cell Demonstrator)飞机,使用了质子交换膜(PEM)的燃料电池/锂离子电池的混合动力系统的电动马达,电动马达被耦合到常规的螺旋桨。

2003年,世界上第一个完全由燃料电池供电的螺旋桨驱动的飞机飞行。它的燃料电池是一个独特的FlatStackTM的堆栈的设计,这允许所述燃料电池被集成在空气动力学表面之下。
现在已经有了几个燃料电池为动力的无人飞行器(UAV)。在2007年,一个Horizen燃料电池的小型无人机,创下无人机飞行距离的记录。

军事上特别感兴趣这种应用,原因是它是低噪音,低散热,可以飞到高海拔。 2009年,美国海军研究实验室(NRL)的离子虎(Ion Tiger)利用氢为动力的燃料电池,飞行了23小时17分钟。波音公司正在完成试验的幽灵之眼(Phantom Eye),具有高空长航时(HALE),可用于飞行在 20,000m (65,000 ft) 并有多达4天的时间进行研究和监测。

燃料电池也被用来提供飞机的辅助动力,以取代化石燃料发电机,和以前用于启动发动机和飞机上电器的电力需求。燃料电池可以帮助飞机减少二氧化碳CO2和其他污染物的排放和噪音。

燃料电池在电力飞机上的应用前景

燃料电池在电力飞机上的应用前景
 楼主| 发表于 2013-10-23 13:50:06 | 显示全部楼层
其他应用

电力
固定燃料电池被用于商业、 工业及住宅主要和备份能发电。燃料电池是作为动力源在远端位置,如航太器、 远端气象站、 大型公园、 通讯中心、 农村处地点,包括研究站和某些军事应用程式中非常重要。运行简单且轻量的氢-氧燃料电池系统,没有重大的部件需要移动。由于燃料电池没有移动部件,而且发电不涉及燃烧,在理想的情况他们可以实现起来,具 99.9999%的可靠性[19]。相当于六年产电运行其当中有不多于一分钟的停机时间。[20] 因为燃料电池的电解槽系统本身,不存储燃料,而是依赖于外部存储单元,他们可以成功应用在大型能源存储中,设置农村地区是一个例子。[21]

有许多不同类型的固定式燃料电池,所以效率而异,但多数 40%至 60%的能源效率。[22]然而,当燃料电池余热用于热电联产系统中热建筑时这种效率可以增加到 85%。[23]这是明显比传统的煤电厂,是只有约三分之一的能源效益效率更高。[24]假设在规模、 生产燃料电池可以节省 20-40%的能源成本,当用于热电联产系统时[25] ,燃料电池也比传统发电更干净,因为氢源每个将产出 1,000 千瓦小时(kWh)能量。[26]同时,相比 25 磅的常规燃烧系统产生的污染物,燃料电池比常规燃煤电厂产生的氮氧化物排放量少97%。

现时,可口可乐、 谷歌、 沃尔玛、 思科、宜家、雀巢、日产、金百利和更多国际企业安装或转了燃料电池,以抒缓他们的能源需求[27][28],可见燃料电池的发电效率及环保性在国际上得到认同。另有一个试点方案在华盛顿州的斯图尔特岛[29]上操作,那里斯图尔特岛能源倡议建立了一个完整的闭环系统: 太阳能电池板电源电解槽使得氢存储在 200 磅 / 平方英寸 (1,400 kPa)压力的 500 美国加仑 (1,900 L) 储存搭中,并运行 ReliOn 燃料电池来提供离网住宅的全电动后备。而在纽约州亨普斯特德,有另一个封闭的系统循环 2011 年底公布发展。[30]

热电联产(CHP)[编辑]
热电联产(CHP)燃料电池系统,包括微型热电联产 (MicroCHP)系统的使用,为家庭,办公楼和工厂同时产生电能和热能(见 家用燃料电池)。系统生成恒定电力(出售把没有被消耗的多余的电力返回到电网),并在同一时间从余热中产生热空气和热水。MicroCHP通常小于5 KWe 给家用燃料电池或小型企业。[31]

燃料电池余热可以在夏季直接注入地下提供进一步冷却余热,而在冬季可以直接注入建筑物。明尼苏达大学拥有对这种类型系统的专利权[32][33] 。

热电联产系统可以达到 85%的效率 (60%是电 + 其余是热)[34]。磷酸燃料电池(PAFC)构成了在现有CHP中在全球的最大部分,和可以提供接近90%的联合效率[35]。熔融碳酸盐 (MCFC) 和固体氧化物燃料电池 (SOFC) 也用于供热和发电的联产,并有电气能源约60%的效率。[36]


汽车


一部燃料电池车的部件配置.


丰田汽车的Toyota FCHV PEMFC 燃料电池汽车.
虽然目前还没有可供商业销售的燃料电池车,自2009年以来已发布超过了20类型的FCEVs的原型和示范车。示范车型包括本田的FCX Clarity,丰田的FCHV-ADV,马赛地-奔驰的F-CELL。[37] 在2011年6月的示范FCEVs行驶超过了4,800,000公里(3,000,000英里)的里程,重新加注燃料超过27,000次[38]。示范燃料电池车已经能够“在重新加燃料之间的续驶里程超过400公里(250英里)”。它们可以在小于5分钟的时间内完成重新加燃料[39]。


一些专家认为燃料电池汽车将永远不会成为与其他技术相比具经济竞争力[40][41],或将需要几十年来让它们变得有利可图[42][43]。在2011年7月,通用汽车CEO和总裁Daniel Akerson表示,尽管氢燃料电池车的成本正在下降:"氢燃料电池汽车仍然是太贵了,它可能并不实际直到2020年以后,我不知道"。[44]

巴士



在世界上今天有超过100部燃料电池巴士运行。大部分燃料电池巴士是由UTC Power, 丰田(Toyota), Ballard,Hydrogenics和 Proton Motor等公司生产。UTC巴士已经积累了超过 600,000 英里 (970,000 km) 的行驶距离。[45] 燃料电池巴士比柴油和天然气巴士的燃料经济性要高出 39–141% 。[46]

燃料电池巴士已经部署在世界各地: 加拿大Whistler; 美国旧金山; 德国汉堡; 中国上海; 英国伦敦; 巴西圣保罗; 和其他地方。[47] 燃料电池巴士俱乐部是一个全球性的合作努力,在试验的燃料电池公共汽车。有影响的项目包括:

12 燃料电池巴士部署加州的Oakland和旧金山湾区。[47]
在2007年一月,Daimler AG, 36部Ballard Power Systems的燃料电池巴士实验巴士已经成功完成了一个在11个城市的三年的试运行 。[48][49]
在加州的 Thor 巴士车队使用了UTC Power燃料电池, 由SunLine Transit Agency 交通公司运行.[50]
 楼主| 发表于 2013-10-23 13:52:26 | 显示全部楼层
美国空军“扫描鹰”无人机将部署氢动力燃料电池

转发


rdn_4f85121ad26e6.jpg
资料图:扫描鹰无人机(ScanEagle)
据中国国防科技信息网消息 波音公司4月5日表示,该公司一架使用氢动力燃料电池的扫描鹰无人机成功完成了飞行测试,这将增加无人机携带有效载荷的能力,因为这种燃料电池的重量小于传统的汽油和重油发动机。
Insitu公司、海军研究实验室和联合技术公司一起合作,为扫描鹰无人机安装联合技术公司的1500W(2马力)燃料电池,并集成了海军研究实验室的氢燃料电池技术,研发出一种新型推进模式,最后整合到无人机上。
氢动力燃料电池将作为一个模块化升级部署到第2远征团扫描鹰无人机上。(陈皓)


 楼主| 发表于 2013-10-23 13:57:16 | 显示全部楼层
美国陆军实验室使用高效的燃料电池取代JP-8航空燃油

  [美国《防务新闻》网站2013年10月20日报道]  美国陆军科学家正寻求一种方法取代军队最常用的燃料,以削减前方作战基地一半的燃料消耗。
  该项目是用燃料电池取代JP-8燃油发电机 该项目将使用具有两倍效率的电燃料电池取代JP-8燃油发电机。 陆军研究实验室的科学家表示,这个想法是为了减少陆军在战区对燃料供应的依赖。
  该试验室燃料电池小组负责人称:“在阿富汗燃料的交付过程中会有很多人员的伤亡,我们的研究是通过减少燃料再补给,来降低人员的伤亡。”
  在马里兰州阿德尔菲实验室,科学家正在开发轻量级、便携式原型系统,将成分复杂、不洁净的JP-8柴油改进为含有单一的氢分子的重整油,为燃料电池提供动力。JP-8每加仑15美元。与陆军内燃发电机15%到17%的效率相比,陆军科学家希望燃料电池以30%的效率提供动力。
  2012年,科学家开发了由钯制造的超薄薄膜,用来净化富氢重整油。通过采用半导体行业中的技术,军队科学家已经制造出厚度是一根头发丝的一半并仍保留其完整性的薄膜。JP-8燃油被加热并引入催化剂,导致其分子分解成各种元素,此过程中产生的氢浸湿通过像海绵一样的钯膜,过滤掉多种杂质。下一步要测试膜的耐久性。这项实验室的研究距离实战部署还有很长时间。  
发表于 2013-11-16 22:54:54 | 显示全部楼层
54169 发表于 2013-10-23 13:57
美国陆军实验室使用高效的燃料电池取代JP-8航空燃油

  [美国《防务新闻》网站2013年10月20日报道]   ...

一架扫描鹰无人机成功完成了使用氢动力燃料电池的飞行测试,伊朗又该忙了。
发表于 2014-8-6 09:10:56 | 显示全部楼层
这么强,支持楼主,佩服
发表于 2014-9-20 11:05:41 | 显示全部楼层
燃料电池还有太远的距离,无人机大会上一款,只有10Kw,却重100多公斤。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

辽公网安备 21100402204006号|科技论坛 ( 辽ICP备07501385号-1   

GMT+8, 2018-12-19 18:05

Powered by tech-domain X3.4 Licensed

© 2001-2017 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表