氢能时代_燃料电池的新能源革命__省略_核能与新能源技术研究院毛宗强教授_李蔚

随着现代文明的发展，人们逐渐认识到传统的能源利用方式有两大弊病。一是储存于燃料中的化学能必需首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能，受卡诺循环及现代材料的限制，在机端所获得的效率只有３３％￣３５％，一半以上的能量白白地损失掉了；二是传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。对于发电行业来说，虽然采用的技术在不断地升级，如开发出了超高压、超临界、超超临界机组，开发出了流化床燃烧和整体气化联合循环发电技术，但这种努力的结果是：机组规模巨大、超高压远距离输电、投资上升，到用户的综合能源效率仍然只有３５％左右，大规模的污染仍然没有得到根本解决。

人类自从１９世纪以来，经历了三次能源结构革命。第一次能源革命发生在１９世纪第一次产业革命以后，由于蒸汽机的大量应用，传统的能源—柴薪已不能满足工业生产的需要，于是各国的能源需求开始转向以煤炭为主；第二次能源革命是在２０世纪初开始的，当时不断发展的电力、钢铁工业带动了内燃机技术的推广，此时石油逐渐取代了煤炭的地位；第三次能源革命在２０世纪７０年代初开始的石油危机，它推动了新能源的发展和节能技术的发展。专家认为能源革命时间正在缩短，新的能源结构革命正在悄悄地来临，其动力来自于目前的能源利用方式与环境的矛盾日益尖锐、传统的能源利用方式与能源资源量的矛盾日益尖锐。新的能源资源在当前已占有相当的份额（世界范围内石油占总能源消费的３６％，天然气已占到２３％），高效、洁净、便捷的能源利用方式—燃料电池开始进入商业化阶段。我国做为一个发展中国家，在迫切需要能源满足自己发展和建设的同时，在燃料电池及新兴的氢能领域都开展了哪些工作呢？本刊记者日前走访了我国科技部氢能９７３项目首席科学家、清华大学核能与新能源技术研究院毛宗强教授。

记者：您是如何与燃料电池结缘并开始研究工作的？

毛教授：我１９８９年９月留学英国，

学习化学工程并在１９９３年拿到了化学工

程博士学位。１９９３年９月回国后，清华大

学核研究院的领导考虑到，继续研究“萃

取”技术已经没有更大的必要了，研究工

作应该转向新的化学工程领域，在经过多

方面的调查研究后，认为燃料电池是未来

科技的重要发展趋势，是一种非常有前景

的研究项目。在核研究院基金的支持下，

我开始了这项研究工作。刚刚起步的时候

非常困难，一方面，燃料电池还没有像现

在一样受到如此高的重视，很难申请到经

费；另一方面，在经费短缺的情况下，我们

在立足研究的同时，积极引进外资，争取

各方面的支援，一步一个脚印地把燃料电

池发展了下来。那时，研究质子交换

膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）的材料，主要

靠进口，非常之贵。质子交换膜的核

心材料，我们买不起，就利用杜邦公

司送给我们的样品开始研究，最初

的成果就是“奈芬”。到现在为止，虽

然说我国燃料电池尚有许多没有解

决的问题，但取得的成绩是斐然的。

１９９７年，为了进一步研究燃料电

池，我到德国卡尔斯鲁厄（Ｋａｒｌ－

ｓｒｕｈｅ）研究中心进修了三个月，开阔

了思路，为当时燃料电池的发展注

入了新的活力。在今天看来，我们当

初选的路是正确的，在大家对燃料

电池还比较生疏的情况下，较早的

介入了燃料电池的研究。

记者：目前燃料电池研究的情

况？进展和成果有哪些？

毛教授：我国最早的燃料电池

研究开始于上世纪７０年代。最初研

究的是碱性燃料电池，但后来因为

种种问题没有坚持下来。新一轮燃

料电池是从十几年前开始研究的，

那个时候解决的是“有”和“没有”的

问题，在科技部的支持下，发展非常

迅速。特别是“十五”期间，科技部在

９７３上支持了一个项目，题目是氢

能的大规模制备、储运及相关燃料

电池。这个项目为我国氢燃料电动车的发

展起了打基础的作用。我国现在燃料电池

的发展有几个特点：一、后发优势。上世纪

９０年代是我国发展燃料电池的第二个高

潮，而国外则是一直在发展。时间上，我们

比国外落后了一些，但国外花了大量精力

研究磷酸燃料电池、高温固体氧化物燃料

电池等，虽然技术上有很大进展，但是没

有商业化前景。我国却直接将主要力量放

在了ＰＥＭＦＣ上，看清了前人走的路，没

有面面俱到，可以说走了一条捷径。二、选

择重点发展ＰＥＭＦＣ是非常正确的。十几

年来，ＰＥＭＦＣ在我国的发展十分迅速，跟

国际的差距并不大。三、ＰＥＭＦＣ最大的问

题还是技术问题。大家知道，ＰＥＭＦＣ的汽

车已经做了许多示范，目前还不能商业

氢能时代—燃料电池的新能源革命——

—访清华大学核能与新能源技术研究院毛宗强教授

毛宗强，１９４７年生，江苏淮阴

人。清华大学核能与新能源技术研

究院教授，博士生导师。１９７０年毕业

于清华大学化工系，１９８４年赴意大

利进修能源计划与管理，１９８９年赴

英国帝国理工（Ｉｍｐｅｒｉａｌ．Ｃｏｌｌｅｇｅ）和

布拉德福德（Ｂｒａｄｆｏｒｄ）大学留学，

１９９３年获英国Ｂｒａｄｆｏｒｄ大学化工系

工学博士学位。

毛宗强教授一直从事与化学工

程有关的科研工作，１９９４年以后开

拓了氢氧质子交换膜燃料电池、纳

米碳储氢、直接甲醇燃料电池和低

温固体氧化物燃料电池等新领域的

研究并取得成果。发表论文１００余

篇，主编和参编著作多部。任国际氢

能学会理事，中国太阳能学会副理

事长，中国太阳能学会氢能专业委

员会主任，中国电工学会氢能发电

装置专业委员会委员等职。同时还

是世界环境基金（ＧＥＦ）技术顾问，国

际能源署（ＩＥＡ）氢能协作组中国观

察员。

化。不少专家认为燃料电池价格高昂、加氢站短缺。我有不同看法，我认为主要原因是燃料电池本身的技术还不过关，自身的稳定性和寿命问题还没有解决，所以我们应该格外重视基础研究，解决燃料电池的关键问题。燃料电池是一门多学科交叉的科学，牵扯到许多知识，包括化学、工程等很多学科，我们必须自己开发研究一整套属于自己的理论，包括从催化剂到膜的研究，都要有自己的创新、自己的想法。当然，在这方面“十五”期间已经取得了很大的成绩，ＰＥＭＦＣ的主要材料，如催化剂和质子交换膜我们都能自己

生产了，但我们还应该继续提高其

性能，不断创新。不搞基础研究就无法超越，２０２０年创新国家的目标我们就难以实现。因此，我呼吁我国政府应大力支持基础研究，科研机构和大学也应该多搞一些基础性研究，争取原创性的研究成果。在我主持９７３项目的过程中，我体会到，燃料电池技术研究需要有其连续性，政府要有长远的支持方向、目标和计划，基础研究的成果是隐性的，不如攻关项目有显示度，政府的支持不能断线，不然，基础研究队伍就没有了延续性。当然，科技工作者也应脚踏实地地踏实工作，立足根本，把基础研究搞好。

另外，固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）是燃料电池一个新的希望。一百多年来，ＳＯＦＣ一直以氧化锆为基本材料，工作温度在１０００摄氏度左右，工程难度很大。而国外，投入大量的人力和经费，技术有进步，但是成本相当高，无法推广。国外也有人提出低温ＳＯＦＣ，但是不受重视。５年前，我就支持低温ＳＯＦＣ，并在我主持的９７３项目中支持中国科技大学开展这方面的研究。我觉得，中国应该走自己的路，根据现有的技术条件，我主张将ＳＯＦＣ的

温度降到５００摄氏度。原来ＳＯＦＣ的经典

理论是氧离子传导，后来我们发现，在

５００摄氏度左右条件下的ＳＯＦＣ，不仅有

氧离子传导还有氢离子传导，氢离子和氧

离子同时存在于ＳＯＦＣ中，这是对燃料电

池理论进展的贡献。事实上，一旦降低了

ＳＯＦＣ的工作温度，其工程化的难度就会

大大降低，而可靠性和寿命都将有效地提

高，那么，离商业化应用就更进一步了。现

在，国外的ＳＯＦＣ主流研究方向是将其温

度降到７２０摄氏度左右。２００３年１１月成

立的ＩＰＨＥ（氢经济国际合作伙伴计划）是

全世界推动氢能的政府间组织，该组织计

划到２００８年才开始研究低温（５００摄氏

度￣６００摄氏度）ＳＯＦＣ，我国在这一点上

已经走在世界的前列了。

ＰＥＭＦＣ的发展趋势是提高温度。现

在，ＰＥＭＦＣ在８０摄氏度左右工作，存在

很多问题。最主要的一个问题就是需要大

量的Ｐｔ催化剂。其次，催化剂比较娇气，

８０摄氏度时，一氧化碳很容易使Ｐｔ中

毒，所以对氢气中一氧化碳的浓度要求非

常低，一般来说应该小于

５ｐｐｍ，而国外提出一氧化

碳低到１ｐｐｍ。氢气中二氧

化硫等杂质的含量也要低

于１ｐｐｍ，这就大大增加了

燃料的成本。在这种情况

下，如果能把ＰＥＭＦＣ本身

的温度提高，也就是将电解

质膜的温度提高到１５０摄

氏度以上，这些问题就迎刃

而解了。这就是为什么说还

要加强基础研究的原因，燃

料电池还在向前发展，

ＰＥＭＦＣ的研究从表面上

看，我国和国外的差距不

大，但性能方面还是有一

定距离的，尤其是寿命问

题，国外汽车用燃料电池

的平均寿命是２２００小

时，国内暂时还达不到。

记者：国内燃料电池

的研究达到了什么程度？

毛教授：ＰＥＭＦＣ方

面，从工程的角度讲，我

们已经研究出自己的车

了，包括燃料电池公交车

和燃料电池轿车，而最大

的问题是寿命和可靠性。

ＳＯＦＣ的差距就比较大

了。２００５年在日本爱知县举办的世界博

览会上，日本会场的供电设施是由好几个

燃料电池电站构成的。其中，有四个是

ＰＡＦＣ，两个是ＭＣＦＣ，一个是５０ｋＷ的

ＳＯＦＣ，我国目前对ＳＯＦＣ的研究还停留

在样机上。直接甲醇燃料电池（ＤＥＭＣ）的

研究情况现在还不好说，目前没有具体的

数字。ＭＣＦＣ国外的成果是研制成功

２００ｋＷ的电站，上海交大研究的样机是

５０ｋＷ。燃料电池技术离市场还有距离，政

府资金是我国燃料电池研发的主要动力。

我国对于燃料电池的研究本身起步就比

较晚，投入又比国外少得多，如果政府投

入再不能延续的话，差距就会越来越大。

记者：国内对于氢燃料电池的研究取

得了哪些成果和进展？

毛教授：ＰＥＭＦＣ方面，从１９９０年起

步开始，完成了从“没有”到“有”的飞跃。

经过两个五年计划，特别是“十五”期间，

成功地研制出了燃料电池车，这是最大的

进展。ＤＥＭＣ在国家的支持下也拿出了

样机，已经接近产业化。电站方面，我们做

的基本上是用氢气作燃料的电站。国外是

用一些常规燃料，如天然气。天然气在工

业上转化制氢不成问题，但在小的电站及

家用电站中面临的难度就很大了。日本对

这种家用燃料电池电站的研究比较成熟。

他们是将燃料电池电站与煤气管道连接

装在家里。电站和普通的柜式空调差不多

大，再加一个热水储存柜，可以随时供电

供热。主人不在家的时候，不但可以维持

家里耗电设备的正常工作，剩余的电还可

以上网，等到用电高峰的时候，再从网上

购买，非常方便，同时还避免了浪费。今

年，日本在全国范围内示范了４００多台这

样的家庭电站。我国到目前为止还没有用毛宗强教授近照

毛宗强教授工作的氢能实验室

天然气为燃料的小型燃料电池电站，但有希望在“十一五”期间攻关解决。

记者：今后燃料电池发展的方向是什么？

毛教授：这是个仁者见仁，智者见智的问题。我的看法是，燃料电池今后肯定会受到格外的重视，会在燃料电池车、电站、便携式电池等几个大的方面得到应用。燃料电池车应该更加注重其寿命和可靠性的研究，电站的发展方向是使用各种更加实用的常规燃料。近五年之内，这三方面都会有所突破。

记者：您目前研究的是哪种燃料电池？请介绍一下您所做过的工作。

毛教授：目前，我们清华大学核能与新能源技术研究院研究了三种燃料电池，一种是低温的ＳＯＦＣ，现在已经试验性地做出了一个小堆。另一种是ＰＥＭＦＣ，在研究ＰＥＭＦＣ的过程中，一直是朝两个方向在努力，一是朝“小”，一是朝电站。根据北京市规划，我们会和兄弟单位一起攻关，在奥运会期间，拿出一个１０ｋＷ的天然气为原料的燃料电池电站为奥运会的记分牌供电，同时供给运动员淋浴用的热水。第三种是ＤＭＦＣ，主要研究的是１０￣１００ｋＷ左右的微型燃料电池，有使用氢气的，也有使用甲醇的。我们现在的成果是，研制出国内第一个低温ＳＯＦＣ堆，还有一些小的样机正在和厂家谈判，估计很快会商业化。

记者：您除燃料电池以外，对氢能其它方面的研究还有哪些？

毛教授：主要是在制氢方面。我们研究的重点是利用太阳能制氢和如何提高电解水制氢的效率。另外，关注氢能教育也是一个重要的方面。我是ＩＰＨＥ氢能教育组的中国专家，还参加了好几项氢能国家标准的制定，包括电解水制氢和变压吸附（ＰＳＡ）提纯氢气国家标准的制订，对其中的内容比较清楚。

记者：９７３项目自２０００年立项以来，坚持可持续发展战略，面向科学、面向未来，做为首席科学家，请您谈一谈该项目总的进展的情况及取得的成果？

毛教授：作为氢能９７３项目的首席科学家，我觉得非常荣幸，因为这是国家第一个氢能９７３项目，在２００５年１１月通过国家验收。说到取得的成绩，我觉得是大家努力的结果。我国第一个氢能９７３项目分三部分，第一部分是制氢，第二部分是储氢，第三部分是燃料电池的相关研究。

在制氢方面，哈工大

参加这个项目以后，研发

出利用废水发酵制氢的新

成果，日产３００立方米氢

气的示范工程，是当今全

世界最大规模的。

在储氢方面，我们也

做了大量的工作。其中，南

开大学在储氢方面的研究

比较突出，发现了一种新

的化合物，并作为一个新

的物种储存在国际资料库

里。另外，浙江大学使用

“氢浆”来储氢，是一个比较新颖的方法。

实际上是利用金属合金和液体有机物混

合在一起，形成一种“浆”，克服了金属氢

化合物易粉化、传热差的缺点。对于纳米

碳储氢，经过五年的研究，从理论和试验

上都证明，单纯的纳米碳储氢的实用价值

不大，纳米碳的吸附能力并不是像几年前

国外报道的那么高。这个结论的得出，我

觉得就是一个很好的成果。虽然纳米碳在

储氢方面没有取得理想的效果，但在研究

过程中还是有一定的成绩的。比如，清华

大学曾经做出２０ｃｍ长的纳米碳管，在《科

学》杂志上发表后，被许多研究者

引用。

在燃料电池方面，９７３项目有三个题

目是关于燃料电池的，一个是做催化剂；

二是做其它相关的部件；三是ＰＥＭＦＣ本

身的一些研究。氢能９７３项目在测试、技

术等方面取得了不少成果。尤其在催化剂

的研究上，我们认为，我们自己可以将催

化剂做得很好。在９７３项目中，我们研制

燃料电池堆时使用的关键材料，如催化

剂、膜、碳纸等全部是我们９７３项目成员

自行研制的材料。但要进一步产业化，还

需要大量的投入。在零部件方面，一个比

较大的成就就是研制出了我国可以自行

生产的“碳纸”。燃料电池有一个重要的材

料是电极，电极主要的成分是碳纸，在碳

纸上涂上催化剂，便可以制成燃料电池，

实现发电。以前，我国碳纸主要是靠从日

本进口，但日本对我国进口的限制比较

大，这项研究在一定意义上打破了日本对

此的垄断。但很遗憾的是，这项研究还没

有产业化。在燃料电池方面我们工作做得

比较细，在不同的条件下，能够清楚地知

道每一个部分的工作情况，为后面的研究

工作提供了有益的参考价值。在９７３项目

验收的时候，我们全部用本项目自己研制

的材料做了一个燃料电池，还展示了我们

自己研制的新型合金储氢装置，得到了验

收组的肯定。这些进展今天看来，我们自

己还不满意，毕竟时间和经费有限，我希

望继续搞这方面的工作。

国家现在也很重视燃料电池，大力支

持研发工作，国家主席胡锦涛还在去年特

地到加拿大参观了世界著名的燃料电池

公司巴勒德公司。国务院２００６年２月９

日发布的《国家中长期科学和技术发展规

划纲要（２００６－２０２０年）》在６８项优先主题

的第３６项，２７项前沿技术的第１１、１５和

１６项，共四处明确提出要发展燃料电池。

在一个篇幅不长的国家科技纲要中，在４

个不同的领域都要发展燃料电池技术，这

表明了国家对此罕见的重视。有政府支

持，我相信燃料电池在今后会取得更大的

进展。

记者：发展氢燃料汽车是未来社会的

需要，也是国家重点扶植的项目，我国目

前对其研究达到了什么程度？具体的试验

情况怎样？

毛教授：在“十五”期间，科技部直接

对燃料电池车投了３．８亿人民币，带动了

其他相应的投资接近２０亿。现在清华大

学已经研制出三辆燃料电池大客车的样

车了，其中一辆车已经行驶了一万公里。

上海同济大学万刚校长主持的燃料电池

轿车的研制，已经发展到超越三号了，技

术和性能在一步步地提高。武汉理工大学

研制的“楚天一号”和“楚天二号”燃料电

池轿车也都通过了试验阶段。但车的性

能、寿命、可靠性等还存在不少问题，还需

要改进和提高。车的寿命问题，暂时还没

有明确的数据显示，但我们认为这是个很

大的问题。国际上车用燃料电池的平均寿

命是２２００小时，但我们还达不到。

记者：我国燃料电池电动车与国外合

作的情况怎么样？

毛教授：燃料电池车是国际研究的热

点，到目前为止还没有真正的合作。我们

清华大学核能技术设计研究院

希望合作，但涉及到知识产权等一系列问题，在核心技术上目前还没有和国外真正的合作。在其他方面的国际合作项目还是有的。其中一个是ＧＥＦ／ＵＮＤＰ（世界环境基金会ＧＥＦ、联合国发展开发计划署ＵＮＤＰ）和中国科技部的合作项目，大家共同出钱，在中国进行燃料电池公共汽车的示范。项目投资一共３６００万美元左右，我国投入２／３的资金，ＧＥＦ／ＵＮＤＰ投１／３。当时ＧＥＦ／ＵＮＤＰ一共支持了包括中国在内的五个发展中国家，我国不是最先起步的，但今天看来，我们是做得最好的，今年就要示范了。另外，和美国能源部合作的项目是要在北京建一个氢能示范园，按照协议美国也会把自己生产的燃料电池公共汽车拿来进行试验。

记者：氢燃料电池车面临最大的

问题是什么？是氢的问题吗？

毛教授：不是，我不同意这种观

点。我认为是燃料电池本身的技术不

过关，寿命问题仍然是最大的问题。

如果能在短时期内将燃料电池的寿

命提高到５０００小时，一些现在困扰

我们的问题就可以通过攻关、规模化

生产等来解决。而现在国际上燃料电

池车的平均寿命只有２２００小时，也

就是说，大概行驶到十至二十万公里

时就该报废了，因此，许多人对于燃

料电池车的前景还保持观望态度。

记者：目前对于储氢和制氢这两

个方面，有什么新的突破？

毛教授：仍然在探索之中，实际上还是用传统的化石燃料来制氢比较经济。在储氢方面，特别是用在车上，我个人认为，最现实的还是利用高压罐储氢。因为储氢方式的选择和车的运动情况有很大关系，这其中是非常复杂的。客观的讲，应该选择更安全、更经济、更可行的储氢方式。到目前为止，储氢方面还没有新的突破。

记者：氢燃料电池车到２００８年奥运会的时候会得到规模化的应用吗？

毛教授：现在距离２００８年就还有两年的时间，大规模的应用应该还达不到，但会有相关的展示。去年在日本爱知县举办的世界博览会，日本展示了８辆燃料电池公共汽车，２座加氢站。我相信到２００８年，在北京举办的奥运会期间，示范运行的燃料电池汽车肯定会超过８辆，到２０１０年上海世博会时会更多。

记者：燃料电池车什么时候会实现商业化？

毛教授：ＩＰＨＥ的计划是到２０２０年，我们国家可能还会往后推迟。我认为我国

应该从实际出发，走一条符合国情的路。

记者：氢能在除燃料电池以外其他

方面的应用有哪些？

毛教授：氢气能供给电厂发电；能代

替天然气、管道煤气作燃气供应居民；还

能利用内燃机燃烧氢气去开车。现在宝马

公司制造了１５辆汽油、氢气两用燃料汽

车，同一个发动机既可以燃烧汽油也可以

燃烧氢气，技术上已经完成了示范。大家

之所以关心燃料电池是因为燃料电池有

两个最大的特点：一、效率高，差不多是内

燃机效率的两倍；二、清洁，排放的仅仅是

水，没有任何碳氧化物。

记者：制氢消耗的能量和氢产生的能

量之间是怎样一种关系？

毛教授：这是个非常好的问题。氢能

作为一种能源的载体，可以有多种形式体

现。举个例子，比如用太阳能发电，在电量

用不完的情况下，是没办法储存的，势必

会造成一种浪费，而用剩余的电来制氢，

不是很好吗？再比如，水电站遇到洪水时，

必须放水，这样就白白浪费了很多发电的

能量，这些电正好可以用来制氢。对于煤

的问题，我也不同意把所有的煤都用来制

氢，要搞多联产，物尽其用。因此，在这个

问题上要灵活掌握，因地制宜。直到有一

天，石油资源枯竭，我们必须不计任何代

价地制氢时，我们就不会考虑氢能到底属

于能源还是属于化工原料了，除非我们不

开车。所以，对于能量之间的关系要动态

地来看，一切从实际出发，综合利用各种

能源。

记者：您认为我们什么时候会进入氢

能时代？

毛教授：是一个循序渐进的过程，是

否进入氢能时代需要看氢在能源中所占

的比例，并没有一个明显的标志，氢能利

用得多了，自然也就进入了氢能时代。即

使进入了氢能时代，我想人类也不会只利

用一种能源，肯定是多种能源并存，但氢

能起主导性的作用。

记者：您对于人才的培养做了哪些

工作？教育的方式有哪些？

毛教授：人才的培养很重要，这关系

到氢能时代到来的早晚。我主要带研究

生，已经有几名毕业了。目前，我和我的助

手带八名博士研究生，其中，一名研究太

阳能制氢，一名研究生物柴油，五名研究

各种燃料电池。去年夏天，我给北京的一

些中学老师和学生作了两次科普讲座，宣

传氢能；我还有幸给北京大学、武汉理工

大学、大连海事大学、中

南工大、上海大学的大学

生做过氢能与燃料电池

方面的讲座；我在清华大

学开了一门研究生课程

叫“氢能工程”，已经３年

了，３２个学时，２个学分，

听课的研究生范围很广，

来自全校各个院系。我认

为教育青年学生、发展氢

能事业是我义不容辞的

责任，毕竟我们这一代人

已经老了，需要有人接

班，我也愿意让更多的人８６３样车“氢能三号”

来了解、研究氢能及燃料电池。

教育的方式很多，除了上课以外，我

还写了一本书《２１世纪的新型能源—氢

能》，完全是科普性的，我希望更多的人通

过它认识氢能。另外，我是ＩＰＨＥ的中国氢

能教育专家，ＩＰＨＥ的氢能教育组正在筹

划搞一个世界范围的网络氢能学校，以便

让更多的人可以从这里了解氢能的正确

使用方法、提高人们的素质。中国科技部

支持我们在中国也搞一个网络氢能学校，

这是利国、利民的事，我想教育部、中国科

协等各级领导机关都会支持。

燃料电池是氢能利用的最佳表现形

式，氢能作为未来能源，还有许多未知领

域等待人类去开发、利用。长期来看，氢仍

然是未来能源系统中能量载体的最优选

择之一，而燃料电池发电技术带给人类的

并不仅仅是经济利益，而是一场划时代的

伟大革命。我们深信，经过人类的不懈努

力

，实现氢能经济的各种条件一定会逐步成熟，理想中的氢能时代一定会到来。

（本刊李蔚）

高中历史 两次工业革命的比较

两次工业革命 两次工业革命的基本史实，及其对资本主义世界市场发展的影响。 1、两次工业革命的基本史实： ⑴第一次工业革命首先发生在英国的前提条件： ①资产阶级统治的确立是前提 ②圈地运动造就了大量的自由劳动力 ③奴隶贸易和殖民掠夺以及圈地运动积累了大量资本 ④工场手工业时期积累了丰富的经验和技术 ⑤海外市场的不断扩大，工场手工业满足不了日益扩大的市场需求----直接原因 ⑵两次工业革命的比较 ⑶第二次工业革命最大特点：以科学理论为基础，科学和技术紧密结合 2、工业革命对资本主义世界市场发展的影响：第一次工业革命促使世界市场初步形成（19世纪中后期）；第二次工业革命促使世界市场最终形成（19世纪末20世纪初） ⑴工业革命推动了工业生产的空前发展，更多的产品销往世界各地，使得世界贸易的范围和规模迅速扩大，世界市场得到进一步发展 ⑵国际分工日益明显，国际间的人口、资金的流动和贸易更加扩大

⑶随着工业革命的开展，资本主义国家需要更多的原料、市场，资本主义列强凭借 日益强大的实力，对外侵略扩张。19世纪末20世纪初，世界基本上已被瓜分完毕，资本主义世界体系最终建立起来。 ⑷工业革命中发展起来的新型交通工具和通信手段，为世界市场的发展提供了先进 的物质条件 3、世界市场的形成 ⑴、形成过程： ①15、16世纪新航路的开辟使世界市场开始形成； ②18、19世纪中叶的第一次工业革命使世界市场初步形成； ③19世纪末20世纪初的第二次工业革命使世界市场最终形成。 ⑵、途径：国际贸易的发展、人口和资本的流通、威力威逼（殖民扩张与掠夺—— 主要途径） ⑶、影响： ①促进了资本主义自身的发展 ②造成了亚非拉美的贫穷落后 ③进一步加强世界各国各地区之间的相互联系 ?珍妮纺纱机： 18世纪60年代，织布工哈格里夫斯发明了“珍妮机”的手摇纺纱机。“珍妮机” 一次可以纺出许多根棉线，极大的提高了生产率。它的发明是棉纺织业中第一项有深远影响的发明，标志着工业革命的开始。珍妮纺纱机大大提高了纺纱效率。但它的缺点是纺出的纱比较细，而且易断。 ?工业革命最早发迹于纺织业的原因： 1.棉纺织业作为一个年轻的工业部门，没有旧传统和行会的束缚，容易进行技术革 新和开展竞争。 2.棉纺织品的价格比毛纺织品便宜，市场需求量大，为满足市场的不断增长的需 求，需要扩大生产规模以增加产量，所以对技术革新的要求比较迫切。

比较两次工业革命的异同

比较两次工业革命的异同 工业革命发源于英格兰中部地区，又称为产业革命，是指资本主义工业化的早期历程，下面由整理了两次工业革命的异同的详细资料，希望能帮助到你。 比较两次工业革命的异同一、相同点： 1、(从背景来看)它们都是生产力发展的产物。 2、(从过程来看)它们都在动力方面取得了重大突破。 3、(从结果来看)它们都推动了生产力的发展; 都推动了社会的发展变化; 都对资本主义世界市场的形成和发展起促进作用。 二、不同点： 1、(从背景来看)发生在资本主义发展的不同阶段。 2、(从概况来看) (1)开始部门：从棉纺织业(轻工业)开始/从重工业变革开始 (2)开始地区：英国/几乎同时在几个主要的资本主义国家发生 (3)发明者：主要是工匠/主要是科学家 (4)重大发明成就：蒸汽机的使用/电力的应用 3、(从结果、影响来看) (1)对社会结构的影响：农业在国民经济中比重下降，人类从农业文明走

向工业文明/工业在国民经济中居主导地位，工业化社会建立。 (2)对生产组织的影响：资本主义工厂制确立/各行业垄断组织形成 (3)对经济思想的影响：自由主义盛行/凯恩斯主义形成 (4)对生产力的影响：蒸汽时代/电气时代 (5)对社会关系的影响： 第一次工业革命，a近代两大对立阶级形成;b英国资本主义生产方式最终确立; 第二次工业革命a生产和资本高度集中，产生垄断组织;b资本主义 进入帝国主义阶段。 (6)对世界市场的影响：世界市场初步形成/世界市场最终形成并向纵深发展 工业革命兴起的原因最根本的原因就是18世纪时英国的一场手工业的生产已经不能满足市场的需要，这就对工场手工业提出了技术改革的要求。在这种趋势下，工业革命就首先在英国发展起来了。 ⑴主要原因/政治前提：资产阶级在英国的统治日益加强; ⑵英国通过圈地运动，产生并聚集了大量劳动力，同时也扩大了英国国内市场; ⑶多年的海外贸易和殖民扩张，为英国积累了原始资本，提供了广阔的原料地和海外市场; ⑷工场手工劳动时积累的经验和生产技术的进步;(这是后来的法

两次工业革命的异同

两次工业革命的异同 (1)相同点：它们都是生产力发展的产物，又都推动了生产力的发展；它们都推动了社会的发展变化，第一次工业革命促进了自由资本主义的发展，导致资产阶级和无产阶级两大阶级的出现；第二次工业革命促使资本主义进入垄断阶段。 (2)不同点在于第二次工业革命在规模上、深度上和影响上都远比第一次工业革命要大得多。 A第二次工业革命有坚实的科学基础。 第一次工业革命时，许多技术的发明来源于有生产实践经验的工匠。如珍妮机的发明者是个织工，水力纺纱的发明者阿克莱特是钟表匠，发明蒸汽机的瓦特，也是个机工。因此，这个时期的科学和技术尚未真正结合。 第二次工业革命时，所有发明发现成果都是科学技术运用于生产而创造出来的，科学技术是第一生产力的原理，在这里得到了充分的体现. b第二次工业革命是在几个先进的大国同时起步、相互促进下进行。 第一次工业革命首先发生在英国，重要的新机器和新的生产方法主要在英国发明的，其他国家工业革命的发展进程相对缓慢。 第二次工业革命以全面开花取代了一枝独秀的局面，其中德国、美国贡献尤多。而且，其规模更加广泛，某一国的重大发明，很快就被别国所吸收，相互推动，发展迅速。

c 第二次工业革命开始于多数国家尚未完成第一次工业革命之时，形成了两次工业革命时间上的交叉，如德国、日本就属于这种状况。因此对它们来说，两次工业革命是交叉进行的，既可吸收第一次工业革命的技术成果，又可以直接利用第二次工业革命的新技术，经济发展的速度就比较快。 两次工业革命比较 第一次第二次 起止时期18世纪60年代－19世纪70年代19世纪70年代－20世纪初期开始部门从棉纺织业开始从重工业变革开始 标志蒸汽机的使用电力的应用 社会结构农业在国民经济中比重下降，工业在国民经济中居主导地位，人类从农业文明走向工业文明工业化社会建立 生产组织资本主义工厂制确立各行业垄断组织形成经济思想自由主义盛行凯恩斯主义形成

两次工业革命知识点总结

两次工业革命比较表 启示：科技是第一生产力；科技推动社会的进步；学习科学家勇于创新勇于探索的精神品质。

2、两次工业革命的影响 （1）生产力方面：都极大地提高了生产力，使资本主义各国经济迅速发展，人们生活水平普遍提高。 （2）生产关系方面：工业革命导致两大对立阶级资产阶级和无产阶级的出现；第二次工业革命推动了垄断组织的产生，主要资本主义国家进入帝国主义阶段。 （3）世界格局方面：工业革命使东方从属于西方；第二次工业革命使资本主义殖民体系形成，东西方的差距进一步拉大。 （4）都有负面影响。如环境问题、交通拥堵问题。 1、两次工业革命异同点。 相同点：两次工业革命都极大地推动了生产力的发展，壮大了资产阶级的力量，巩固了资产阶级在全世界的统治地位 不同点： 1）第一次工业革命从英国开始，第二次工业革命在几个主要资本主义国家同时进行； 2）第一次工业革命的成果大多来源于经验，主要发明者是工匠，第二次工业革命中科学和工业生产紧密结合，科学成为技术进步的最终动力； 3）第一次工业革命从轻工业开始，以蒸汽机的广泛应用为主要标志；第二次工业革命从重工业的变革开始，以电力的广泛应用为主要标志。 第一次工业革命背景 1、前提－资产阶级统治的确立； 2、资本－海外贸易、奴隶贸易和殖民掠夺； 3、劳动力－圈地运动； 4、技术－工场手工业时期积累的技术； 5、市场－日不落帝国拥有广阔的海外市场 第二次工业革命背景 1、前提－资本主义制度在世界范围内确立； 2、资金－资本的积累和对殖民地的掠夺； 3、劳动力——具备一定劳动知识和技能 4、技术－自然科学取得突破性进展； 5、市场——第一次工业革命促使世界市场基本形

燃料电池汽车的动力传动系统设计

燃料电池汽车的动力传动系统设计 1引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。 燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动 机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动 ，就可使车辆在路上行驶，燃料电池的能量转 换效率比内燃机要高 2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物 ，因此燃料电池车 辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求 ，汽车动力系统将从现在以汽油等化 石燃料为主慢慢过渡到混合动力 ，最终将完全由清洁的燃料电池车替代。 近几年来，燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制 造厂，如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电 池汽车，并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略目标。 目前，燃料电池轿车的样车正在 进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本 田的FCX Clarity 最高时速达到了 160 km/h[8];丰田燃料电池汽车 FCHV-adv 已经累计运行 了 360,000 km 的路试,能够在零下37度启动，一次加氢能够从大阪行驶到东京 （560公 里）。 在我国科技部的支持下，燃料电池汽车技术得到了迅速发展。 2007年，我国第四代燃料电池 轿车研制成功，该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km 。2008年,20燃料电池示范 汽车又 在北京奥运进行了示范运行。 2010年，包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有 196辆燃 料电池汽车在上海世博园区进行示范运行。 燃油绘济性 排放环保 l ;uel economic exhaust eih ironmen(al protection Internal combustion engine Shori peicxl Mid peitxl Long pei

2020版高考历史人教版模拟试题： 两次工业革命 (含解析)

课时检测（二十二）两次工业革命 一、选择题(每小题4分，共48分) 1．1650～1749年，英国小麦价格下跌33%，工业品价格下跌29%，而建筑行业工人实际工资却提高了33%，其他行业工人实际工资也多有增长。“缺乏人手的抱怨到处都可以听到”。这表明此时的英国() A．商品价格下跌导致经济衰退 B．工资增长致使技术创新乏力 C．贫富差距拉大加剧社会矛盾 D．经济状况呼唤传统产业变革 解析：选D题干比较了商品价格下降与工人工资增长，物价与经济衰退不构成前因后果的关系，故A项错误；题干中“缺乏人手的抱怨”，说明需要机器解决劳动力问题，故B项错误，D项正确；材料未提及贫富差距问题，故C项错误。 2．18世纪英国的手工工场中，做出一根大头针大约需要十八道工序，每天一个工人能制造出4 800根大头针。如果他们彼此无关独立工作，一个人一天也做不出二十根大头针。 这对工业革命发生所起的作用是() A．可以省时省力地完成更多工作 B．将秩序和规律带到生产实践 C．对生铁的需求量有较大的增加 D．专业分工有利于技术的创新 解析：选D根据材料可知分工合作提高效率，这有利于工人进行技术创新，推动工业革命的发生，故D项正确，A、B、C三项在材料中均未体现。

3．(2019·太原一模)据统计，18世纪末，英国棉纺厂中，约300家是雇佣人数在50人以上、使用动力机器的工厂，600家是雇佣人数在50人以下、使用珍妮机或骡机的工厂。 这客观上反映出() A．机器生产摆脱地理环境限制 B．技术变革推动生产规模扩大 C．工业化造成分工越来越细密 D．生产力的提高促使资本集中 解析：选B由材料“使用珍妮机或骡机的工厂”可知工业依然受到地理环境的限制，故A项错误；由材料“约300家是雇佣人数在50人以上、使用动力机器的工厂”可知工业革命促使生产规模扩大，故B项正确；材料强调的是生产规模而非工业分工，故C项错误；第二次工业革命推动资本的高度集中，故D项错误。 4．(2019·大连测试)自中世纪晚期开始。在英格兰东部、西部以及约克郡地区出现了“乡村制造业活动”：商人发放原材料，回收产品，销往海内外。这种新型的“乡村制造业活动”被称为“原工业化”。这表明() A．工业革命已经在英国进行 C．市场是工业化的重要因素B．英国确立海上霸主地位 D．英国已经成为世界工厂 解析：选C根据材料“‘乡村制造业活动’：商人发放原材料，回收产品，销往海内外”得出在英国农村已经出现了包买商，通过加工订货统一销售，拓展市场，促进了乡村制造业的发展，可知市场是工业化的重要因素，故C项正确。 5．(2019·衡水中学联考)工业革命前，美国家庭的经济重担一般由男性承担，女性鲜有在外谋求职业者。工业革命兴起后，女性就业人数开始缓慢增

燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配.

2006年(第28卷)第8期 汽车工程AutomotiveEngineering 2006(Vo.l28)No.8 2006163 燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配 贠海涛,万钢,孙泽昌 (同济大学汽车学院,上海 201804) [摘要] 结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,分3个步骤阐述燃料电池汽车动力总成结构配置和参数匹配的一般方法。第1步,通过分析燃料电池的特性论证了动力总成结构配置的优化解决方案。第2步,通过分析不同类型功率部件特性阐述了主要功率部件选型的依据,并且根据设计性能要求进行动力总成主要部件基本参数设计。第3步,进行燃料电池混合动力总成参数优化匹配的研究。仿真和实验台测试的结果证明所设计的燃料电池大客车动力总成满足要求。 关键词:燃料电池汽车,动力总成,结构配置,参数匹配AStudyonConfigurationandParametersOptimizationof Drive-trainforFuelCellVehicle YunHaitao,WanGang&SunZechang AutomobileSchool,TongjiUniversity,Shanghai 201804 [Abstract] Aimingatthedevelopmentofafuelcellbusdrive- train,ageneralmethodoftheconfigurationandparametersoptimizationofadrive-trainforfuelcellvehicleispresentedwiththreesteps.Firs,taconfiguration schemeofhybriddrive-trainsystemisadoptedbasedontheanalysisonthecharacteristicsoffuelcel;lSecond,ac-cordingtotheperformancerequirementsoffuelcellvehicle,theappropriatetypesofmajorpow ercomponentsareselectedandtheirbasicparametersaredefined;Third,anoptimizingsimulati oniscarriedoutontheparametersofhybridpowersystemoffuelcellbus.Theresultsofsimulatio nandtestsshowthattherequirementsoffuelcellbusareme.t Keywords:Fuelcellvehicle,Drive-train,Configuration,Parametersoptimization 系统结构简单等优点,但同时也存在一些问题。 1 前言 从能量转换角度看,燃料电池汽车与传统汽车有着本质的区别,这就要求燃料电池汽车动力系统采用全新的结构形式。文中在深入分析燃料电池动力系统特性的基础上,结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,系统研究并提出了燃料电池汽车动力总成结构设计及参数匹配的一般方法。

研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术

研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术 ,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说, 车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展 了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级 电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰 值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的 能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。 辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量,增加了车辆一次加氢后的续驶里程;扩大了系统的功率范围,减轻了燃料电池承担的功率负荷。许多插电混合的 燃料电池汽车也经常采用这样的构架,美国Ford 公司Edge Plug-in 燃料电池轿车和GM 公司Volt Plug-in 燃料电池车[18]。这种插电式混合动力汽车将有效的减

新能源_核能结课论文

南京理工大学 《新能源技术》课程报告 姓名学号： 学院(系):自动化学院 专业: 电气工程 题目: 受控核聚变的研究发展 组别第8组核能 任课教师 硕士导师 2015年6月16号

受控核聚变的研究发展 摘要：本文首先概述了受控核聚变能源的发展状况。接下来分析了受控核聚变的定义，以及当今受控核聚变的主要研究途径和面对的难题。磁约束核聚变和惯性约束核聚变是当今研究受控核聚变的两种主要研究途径。在磁约束核聚变中，本文首先讲解了该方式的原理。然后分析了托卡马克装置的工作原理。接着分析了我国磁约束核聚变的发展。在惯性约束核聚变中，首先讲解了该方式的基本原理。然后介绍了美国的NIF装置的发展状况，以及我国神光工程在约束核聚变中研究。人们研究核聚变的脚步依然在向前迈着，不久的将来一定能实现可控的核聚变。 关键词：受控核聚变；磁约束核聚变；惯性约束核聚变 Research and development of controlled nuclear fusion ABSTRACT：This paper tells the development of controlled nuclear fusion energy at the first. Then it analyzes the definition and the main research methods and the problems of controlled nuclear fusion. Magnetic confinement fusion and inertial confinement fusion are two main research approaches in the study of controlled nuclear fusion. This paper explains the principle of magnetic confinement fusion firstly. Then it analysis the working principle of tokamak. It also analyzes the development of magnetic confinement nuclear fusion in China. In the inertial confinement fusion, the paper firstly explains the basic principle of the method. Then this paper introduces the development of the NIF device in American and SG engineering in nuclear fusion research in China. People still insist on the study of nuclear fusion, people will be able to achieve controlled nuclear fusion in the future. KEYWORDS：controlled nuclear fusion; magnetic confinement fusion; inertial confinement fusion 1 引言 能源与生活息息相关。我们不得不承认，我们正面临着前所未有的能源危机。开发利用新能源已是迫在眉睫的任务了。当前，核能就是新能源开发中的一个重要主角。核能的来源有裂变和聚变。裂变已经广泛用于发电领域。全球的核电站已达到400多座。由于核聚变反应时需要极高的温度，因此核聚变的实现是一件十分复杂且非常困难的事情。对于核聚变发电，我们还有一段相当长的距离要走。但是核聚变和核裂变比较有两个重大的优点：一是核聚变不会产生长期和高水平的核辐射，不会留下核废料，二是地球上蕴藏的核聚变原料比核裂变的原料要多的多。按目前世界的能量消耗，地球上蕴藏的核聚变能量，可以让全球使用100亿年。 现在，我们还面临着如何控制核聚变的过程和如何将热量引出来进行发电的难题。一旦解决这些复杂的技术问题，整个世界的能源问题将将得到彻底的解决。正因为核聚变有着长远的意义，世界发达国家不断地投入大量的人力，物力和财力对它进行研究开发。 2 受控核聚变的发展背景 核聚变释放着巨大的能量，从20世纪50年代开始，人们就没有停止它的研究。利用核聚变制造氢弹不是人类的最终目的，和平利用核聚变才是长远的目的。 2.1 核聚变反应 核聚变是指利用质量小的原子，如氢的同位素氘和氚，在一定的条件下（如超高温和高压）发生的原子核的相互聚合作用，生成新的重原子核的反应。它的中间过程中，发生了质量亏损，由爱因斯坦的质能方程，可以得知反应中存在着能量的释放。太阳释放的能量，就是通过大量的轻核聚变产生的，并且以光的形式向外释放。反应如图1所示。

纯电动汽车和燃料电池汽车的比较

纯电动汽车和燃料电池汽车的比较 【摘要】在现阶段，技术相对较成熟、污染程度最小的，当属电动汽车。电动汽车又分为纯电动汽车和燃料电池汽车。而它们都有各自的优缺点。本文介绍了纯电动汽车和燃料电池汽车各自的优缺点。 【关键词】纯电动汽车；燃料电池汽车；清洁能源 0引言 目前，世界各国针对汽车产业都在寻找一种既洁净又储量丰富的能源来缓解日益紧张的石油资源和改善不断恶化的环境，使用此类能源的汽车就是人们常说的新能源汽车。新能源汽车的发展方向呈现多元化，主要有电动汽车、燃气汽车和混合动力汽车三种，而在现阶段，技术相对较成熟、污染程度最小的，当属电动汽车。电动汽车又分为纯电动汽车和燃料电池汽车。而它们都有各自的优点和尚需解决的问题。 １纯电动汽车 纯电动汽车采用单一蓄电池作为储能动力源,通过电池向电机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车前进[1]。其最大优势在于无污染、噪声小，对环境保护十分有益。另外，纯电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率。 在我国，首款面向个人销售的纯电动汽车是被定名为e6先行者的比亚迪纯电动汽车，该车以自主研发的，具有高安全、储电多、功率大等特点的铁电池作为动力，一次充电最大续驶里程达到300公里，列世界第一。而且，比亚迪还和南方电网合作，为每位购车者配备充电柜，只要车主有自己的固定车位，南方电网将上门为车主安装，车主自己可在家中完成充电。而这不失为纯电动汽车推广的一条可行路径。 虽然纯电动汽车的优势明显，但目前的普及程度仍远不及内燃机汽车。其需要解决的是： １．１降低电动车价格。目前电动车整车价格昂贵的主要原因一方面是蓄电池的价格昂贵，另一方面也是电动汽车量产小，配件未形成规模化生产； １．２提高一次充电后的续驶里程，目前蓄电池单位重量存储的能量太少，使得电动汽车的续驶里程过短，在一定程度上也制约了电动车的普及； １．３延长蓄电池的使用寿命。目前一个新的蓄电池在使用一到两年后，其充满电所能储存的能量明显下降，基本上三年就要报废； １．４发展包括充电设施在内的基础设施。除工作单位、家庭等夜间充电设施外，还必须建立行车途中充电所必须的充电网络[2]。电动汽车要想普及，基础充电设施的规模化、网络化是一个不能回避的问题； １．５建立一个电动汽车发展的相关行业标准。相关行业标准的缺失，容易导致各电动汽车制造企业各自为政，生产的电动汽车的充电插口以及相关零部件无法通用，限制了电动汽车的推广普及。 ２燃料电池汽车 燃料电池汽车电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,直接变成电能获得的[3]。这种化学反应过程不会产生有害产物。燃料电池汽车与纯电动汽车最大的区别在于两个电池的概念不一样，纯电动汽车用的是蓄电池，把电储蓄在电池里。燃料电池并不是蓄电池，而是一个发电装置，能源储存在氢里面，使氢气和

新能源汽车燃料电池课程教学设计

新能源汽车燃料电池课程教学设计 一、任务引入 （时间： 5分钟） 【知识回顾】 1. 金属空气电池的结构原理及特点 2. 金属空气电池的充放电特性。 【任务分析】 本次课学习内容包括燃料电池电池的结构、原理和主要材料及充放电特性和优缺点。 【目标要求】 1.了解燃料电池电池的类 2.掌握燃料电池的结构和工作原理 3.了解燃料电池电池正负极材料 【教学活动设计】 教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，感知实物。 二、知识准备 （时间：40分钟） 【相关知识】 1.导入新课

燃料电池通过电化学反应将化学能直接转化为电能，其间没有热动能的转化。故转化效率高；由于燃料电池内部不存在机械传动装置，故噪声极低．且可靠性较高；当以纯氢为燃料时，其电化学反应产物仅为水，当以富氢气体为燃料时。其电化学反应产物含有少量二氧化碳，故其排放污染物极少，是一种十分清洁的能源方式。下面我们一起进入金属空气电池的学习。 2.讲授新知识 引导问题 1：燃料电池的概念及和应用情况？ 教学开展：通过观看小视频结合教材引导学生得出知识点。 一、燃料电池的概念及应用情况 概念：FC是一种化学电池，它直接把物质发生化学反应时释放出的能量转换为电能。工作时需要持续供给燃料和氧化剂。 2、应用情况： 公认将成为未来汽车的最佳能源，但仍存在一些关键技术还未突破。 引导问题 2：燃料电池有哪些类型？ 教学开展：设置问题引导学生自学，并答疑提问和学生

一起总结。 二、燃料电池的分类 1、根据燃料电池的运行机理的不同，可分为酸性燃料电池、碱性燃料电池。 2、按电解质分按电解质分类 3、燃料使用类型不同，可分为直接型燃料电池、间接型燃料电池、再生型燃料电池。 4、根据燃料电池使用燃料的种类，可分为氢燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池等。 5、根据燃料电池工作温度的不同，可分为低温型（温度低于200℃）；中温型（温度为200～750℃）；高温型（温度为750~1000℃）；超高温型（温度高于1000℃）。 6、根据燃料电池的燃料状态不同，可分为液体型燃料电池、气体型燃料电池。 引导问题 3：燃料电池的特点？ 教学开展：设置问题引导学生自学，并答疑提问和学生一起总结。 三、燃料电池的特点 1、燃料电池的优点 （1）节能、转换效率高。

燃料电池汽车发展动力

燃料电池汽车发展动力 一、引言 早在19世纪法国科幻小说鼻祖凡尔纳的小说中，预想家们就预言，有朝一日社会将通过以氢为基础的能源而被彻底改造。这种重量很轻的气体是宇宙中最丰富的元素，它能够从水中制成；它出奇地洁净；燃烧时排放出基本上是新鲜的蒸汽。当被输人到产生电力的燃料电池中时，它提供空前的效率一这些电化学反应堆从燃料中所摄取的有用能量高达内燃机的两倍。 当人类步人21世纪，开始面临着巨大的能源压力。传统的能源（主要是不可再生的化石燃料）正 日趋枯竭，过度依赖石油进口引起地缘政治不稳定而且化石燃料燃烧后排放的废气造成严重的空气污染，甚至加速气候变化，因此要实现经济、社会的可持续发展，寻找新的替代能源迫在眉睫。氢能作 为最洁净、高效的新能源，已经引起全世界的广泛关注。 燃料电池（FC）技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。近年来，以氢为动力的 燃料电池汽车（FCV）得到了世界各国政府和企业的高度重视，并且取得了重大进展，预计在未来的5--10年内FCV将正式进人市场，以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。 二、燃料电池技概群汽车上的应用 FC是一种将储存有燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，产物仅为电、热和水蒸气；而且FC运行平稳，无振动和噪音，所以被认为是21世纪的绿色能源。

FC技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破，同时也推动了自身的发展。FC可以用作汽车的（辅助）动力电源，也可以用 作辅助电源（APU）。 事实上，人们考虑更多的是FC电动汽车（FCEV），它不同于传统汽车，其动力来自FC，而不是内 燃机，可以减少燃料消耗，产生更少的污染物排放，当以氢作燃料时，能真正实现汽车的“零排放”，因此更符合人们的经济环保观念。此外，在能量耗尽后，FCEV不像传统的蓄电池电动汽车（BEV）那样需要长时间充电，而只需补充燃料即可继续工作，这一点对汽车驾驶者来 说尤为方便。 目前开发的FCEV主要用两种类型：纯燃料电池动力车和燃料电池一 蓄电池混合动力车。纯燃料电池动力车采用大功率的FC堆栈，以确保 在没有后备蓄电池的情况下能提供启动、瞬时加速的动力；而燃料电 池--蓄电池混合动力车以蓄电池为主动力，小功率的燃料电池用作续 程器。 当FC用作APU时，汽车使用内燃机驱动，部分燃料通过FC更有效地 转化为电能，它可以为汽 车辅助设备提供充足的功率，使汽车变得更舒适、更环保、更安全。 汽车用FC研究最多、最成功的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。PEMFC作为第五代FC，因为具有能量转化率高、低温启动、无电解质 泄漏等特点，被公认为最有希望成为电动汽车的理想动力源。但是因 为PEMFC需采用贵金属Pt作为电极催化剂，不仅提升了成本；而且限 制了燃料只能采用纯氢，因为燃料中的微量CO也可导致Pt中毒。对 于甲醇、汽油等燃料，必须经过重整纯化，从而增加了系统的复杂性。近年来，PEMFC技术取得了重大突破，燃料已经实现内重整，使得系统体积大为减少，有望进一步“减负”；更重要的是催化剂中pt载量大 为降低，成本问题有望得到解决，相信PEMFC汽车在不久的将来能够 实现商业化。

最新两次工业革命知识点总结

两次工业革命比较表

理论基础 牛顿力学三定律法拉第的电磁感应现象 启示：科技是第一生产力；科技推动社会的进步；学习科学家勇于创新勇于探索的精神品质。 2、两次工业革命的影响 （1）生产力方面：都极大地提高了生产力，使资本主义各国经济迅速发展，人们生活水平普遍提高。 （2）生产关系方面：工业革命导致两大对立阶级资产阶级和无产阶级的出现；第二次工业革命推动了垄断组织的产生，主要资本主义国家进入帝国主义阶段。 （3）世界格局方面：工业革命使东方从属于西方；第二次工业革命使资本主义殖民体系形成，东西方的差距进一步拉大。 （4）都有负面影响。如环境问题、交通拥堵问题。 1、两次工业革命异同点。 相同点：两次工业革命都极大地推动了生产力的发展，壮大了资产阶级的力量，巩固了资产阶级在全世界的统治地位 不同点： 1）第一次工业革命从英国开始，第二次工业革命在几个主要资本主义国家同时进行； 2）第一次工业革命的成果大多来源于经验，主要发明者是工匠，第二次工业革命中科学和工业生产紧密结合，科学成为技术进步的最终动力； 3）第一次工业革命从轻工业开始，以蒸汽机的广泛应用为主要标志；第二次工业革命从重工业的变革开始，以电力的广泛应用为主要标志。 第一次工业革命背景 1、前提-资产阶级统治的确立； 厂2、资本一海外贸易、奴隶贸易和殖民掠夺； 3、劳动力一圈地运动； ]4、技术一工场手工业时期积累的技术； 5、市场一日不落帝国拥有广阔的海外市场

第二次工业革命背景 精品文档 1、前提-资本主义制度在世界范围内确立； 「2、资金—资本的积累和对殖民地的掠夺； Y 3、劳动力具备一定劳动知识和技能 j 4、技术—自然科学取得突破性进展；5、市场一一第一次工业革命促使世界市场基本形

燃料电池电动汽车动力传动系统技术研究

燃料电池电动汽车动力传动系统技术研究 1引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。燃料电池发出的电,经逆变器、控制器等装置,给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车[1-3]。随着对汽车燃油经济性和环保的要求,汽车动力系统将从现在以汽油等化石燃料为主慢慢过渡到混合动力,最终将完全由清洁的燃料电池车替代[4]。 近几年来,燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展[4-5]。世界著名汽车制造厂,如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电池汽车[5-12],并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略 目标。目前,燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本田的FCX Clarity最高时速达到了160 km/h[8];丰田燃料电池汽车FCHV-adv已经累计运行了360,000 km的路试,能够在零下37度启动,一次加氢能够从大阪行驶到东京(560公里)[7]。在我国科技部的支持下,燃料电池汽车技术得到了迅速发展。2007年,我国第四代燃料电池轿车研制成功,该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km。2008年,20燃料电池示范汽车又在北京奥运进行了示范运行。2010年,包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有196辆燃料电池汽车在上海世博园区进行示范运行[13]。

在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。但与传统的内燃机轿车相比,燃料电池电动汽车采用“燃料电池+电动机”来代替传统车的“心脏”-发动机和燃油系统。燃料电池轿车的动力传动系统发生较大的变化,主要表现在:电动机替代内燃机成为驱动动力源;离合器与扭转减振器被省略;多挡变速器通常被替换为减速器[14,15]。因此,燃料电池汽车的动力传动系统总体得到简化。但在行驶时,燃料电池是主要的动力来源,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说,车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。 2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。

新能源汽车―燃料电池工作原理

新能源汽车—燃料电池工作原理虽然燃料电池名字里面有“燃料”字样，同时氢气也能够跟氧气在一起剧烈燃 烧，但在燃料电池却不是利用燃烧来获取能量，而是利用氢气跟氧气化学反应过程中的电荷转移来形成电流的，这一过程关键的技术就是利用特殊的“电解质薄膜”将氢气拆分，整个过程可以理解成蚊子无法穿过纱窗，但是更小的灰尘却可以……电解质薄膜也是燃料电池领域最难被攻克的技术壁垒。 燃料电池堆栈结构图及主要参数丰田Mirai因为氢分子体积小，可以透过薄膜的微小孔洞游离到对面去，但是在穿越孔洞 的过程中，电子被从分子上剥离，只留下带正电的氢质子通过，氢质子被吸引到薄膜另一侧的电极与氧分子结合。电解质薄膜两侧的电极板将氢气拆分成氢离子（正电）和电子、将氧气拆分成氧离子（负电）和电子，电子在电极板之间形成电流，两个氢离子和一个氧离子结合成为纯水，是反应的废物。所以本质来讲，

整个运行是纯电动车，燃料电池堆栈代替的就是厚重且充电过程就是发电过程。因此Mirai效率低下的锂离子电池组。 2008丰田年燃料电池技术

的燃料电池创新丰田Mirai片薄片燃料电池组成的，因此被称丰田Mirai搭载的燃料电池堆栈是由370 千瓦的发电功率。丰田的燃料电池堆栈经历了十114为“堆栈”，一共可以输出立体微流道技术，通过更好地几年的技术优化，形成了自己的特色结构，比如3D排出副产物水，让更多空气流入，有效改善了发电效率。所以整个堆栈的发

电效率 2.2升，比2008年丰田的技术整整提升了/达到了世界先进水平，达到了 3.1千 瓦倍。 Mirai燃料电池堆栈技术迭代之间，整体也不0.6V-0.8V 由于燃料电池堆栈中每片电池发电的电压大约在电压，所以为了更好驱动电动机，还需要安装一个升压器，将电压提会超过300V升到650V。 燃料电池迭代 700个大气压下储存氢气了解氢气物理特性的人都清楚，氢气跟汽油不同，常温下氢气是气体，密度非 常低并且非常难液化，常温下更是无法液化，所以氢气要安全储藏和运输并不容易。所以氢气无法像汽油那样直接注入普通油箱里。丰田设计了一大一小两个储氢罐，通过高压的方式尽可能多充入一些氢气。以目前的主流储存技术，丰田选

新能源演讲稿 核能

《核能》演讲稿 —— Dismark 在做讲解之前，我先介绍一下我们的团队。我们的团队叫Dismark,团队成员有：拓、黄、刘、杨、韩、杨 这次课题的任务分工是： 资料收集：刘、杨 PPT的制作：拓、韩 演讲稿的整理：黄、杨 PPT的讲解：黄、韩、杨、刘 对于核能的知识学习，我们组打算从四个方面介绍。首先是核能的基础知识介绍，第二部分是核能的发展和利用，其次是核能的危害，最后是核能的前景。 第一部分:核能的介绍（主讲人：黄） 看到核能，我们首先能想到的是什么呢？下面，让我们来看一些图片，初步认识一下什么是核能。（第6、7页ppt展示）看完这几幅图片，大家是不是感觉蘑菇云真的太漂亮了？但是漂亮的背后也有很惨痛的历史。 1937年，日本发动全面侵华战争后，又与德国、意大利结成法西斯轴心国同盟，发动太平洋战争，入侵东南亚，妄图实现其独霸东亚、称霸世界的野心。为促使发动侵略战争的日本尽快投降，美军于1945年8月6日和9日分别向日本广岛和长崎投下原子弹。当年8月15日，日本宣布投降。 在核弹爆炸以后，广岛市80％的建筑物化为灰烬，6.8万人当场丧生，这 结果一点也不亚于汶川地震，甚至比汶川地震的后遗症还要严重。大家看，5 年后因原子弹死亡人数达到24.7万人；长崎市60％的建筑物被摧毁，当场伤 亡8.6万人，5年后共死亡14万人。该地区核爆炸的幸存者也不同程度受到放射性污染，患了各种怪异的后遗症，在随后几年中，又有大批人痛苦地死去。 大家看，这是爆炸后的日本长崎市，这都是多年后拍的照片了，这里任然 一片荒芜。 下面这张是广岛废墟中的工商业区建筑残骸：1945年8月6日原子弹爆炸，广岛市的工商业建筑区离爆心投影点相对较远，但也变成一片废墟，这些建筑废墟被有意保存下来作为历史的见证。 看到这张图，大家都被吓到了吧？这是一位核弹战争后的幸存者。 看到这儿，核能既能爆发出那么漂亮的蘑菇云，又有那么大威力！那究竟 什么是核能呢？下面我们来看一下，核能是什么！ 原子能又称“核能”。原子核发生变化时释放的能量。如重核裂变和轻核 聚变时所释放的巨大能量。放射性同位素放出的射线在医疗卫生、食品保鲜等方面的应用也是原子能应用的重要方面。在发现原子能以前，人类只知道世界上有机械能，如汽车运动的动能；有化学能，如燃烧酒精转变为二氧化碳气体和水放出热能；有电能，当电流通过电炉丝以后，会发出热和光等。 补充：我们知道化学能是在分子发生变化时放出的能量，但是这些能量的 释放，都不会改变物质的质量，只会改变能量的形式。而核能是在原子核发生变化时放出的能量，所以两者都是会改变的！ 获得核能有两种途径：裂变和聚变。核能：一旦原子核发生分裂或聚合， 就可能释放出惊人的能量。下面我就分别对这两种途径进行讲解。

新能源汽车―燃料电池工作原理.

新能源汽车—燃料电池工作原理 虽然燃料电池名字里面有“燃料”字样，同时氢气也能够跟氧气在一起剧烈燃烧，但在燃料电池却不是利用燃烧来获取能量，而是利用氢气跟氧气化学反应过程中的电荷转移来形成电流的，这一过程关键的技术就是利用特殊的“电解质薄膜”将氢气拆分，整个过程可以理解成蚊子无法穿过纱窗，但是更小的灰尘却可以……电解质薄膜也是燃料电池领域最难被攻克的技术壁垒。 丰田Mirai燃料电池堆栈结构图及主要参数 因为氢分子体积小，可以透过薄膜的微小孔洞游离到对面去，但是在穿越孔洞的过程中，电子被从分子上剥离，只留下带正电的氢质子通过，氢质子被吸引到薄膜另一侧的电极与氧分子结合。电解质薄膜两侧的电极板将氢气拆分成氢离子（正电）和电子、将氧气拆分成氧离子（负电）和电子，电子在电极板之间形成电流，两个氢离子和一个氧离子结合成为纯水，是反应的废物。所以本质来讲，整个运行过程就是发电过程。因此Mirai是纯电动车，燃料电池堆栈代替的就是厚重且充电效率低下的锂离子电池组。

丰田2008年燃料电池技术

丰田Mirai的燃料电池创新 丰田Mirai搭载的燃料电池堆栈是由370片薄片燃料电池组成的，因此被称为“堆栈”，一共可以输出114千瓦的发电功率。丰田的燃料电池堆栈经历了十几年的技术优化，形成了自己的特色结构，比如3D立体微流道技术，通过更好地排出副产物水，让更多空气流入，有效改善了发电效率。所以整个堆栈的发电效率

达到了世界先进水平，达到了3.1千瓦/升，比2008年丰田的技术整整提升了2.2倍。 Mirai燃料电池堆栈技术迭代 由于燃料电池堆栈中每片电池发电的电压大约在0.6V-0.8V之间，整体也不会超过300V电压，所以为了更好驱动电动机，还需要安装一个升压器，将电压提升到650V。 燃料电池迭代 700个大气压下储存氢气 了解氢气物理特性的人都清楚，氢气跟汽油不同，常温下氢气是气体，密度非常低并且非常难液化，常温下更是无法液化，所以氢气要安全储藏和运输并不容易。所以氢气无法像汽油那样直接注入普通油箱里。丰田设计了一大一小两个储氢罐，通过高压的方式尽可能多充入一些氢气。以目前的主流储存技术，丰田选用了700Mpa也就是700个大气压的高压储气罐，类似我们常见的“煤气罐”，只不过罐体更厚重。两个储氢罐一共的容量是122.4升，采用700个大气压储存，也