2. Потоки энергии в кэу различных схемных решений (за время цикла tц:):
Последовательная схема Параллельная схема
Энергии, полученная от ДВС:
Энергия, отдаваемая ДВС в ТАБ:
Энергия, отдаваемая ДВС на ВК:
Энергия, которая должна быть получена от ТАБ и реализована на ВК:
Энергия, поступающая в ТАБ при заряде от ДВС:
Общие уравнения энергетического баланса:
Энергетический баланс АТС с КЭУ на базе ДВС определяют три процесса:
- расход энергии на движение АТС;
- отбор энергии ДВС на режим заряда ТАБ
- режим заряда ТАБ при рекуперативном торможении.
Оптимальный выбор схемы АТС с КЭУ на базе ДВС, основанный на анализе заданных условий эксплуатации и энергетических потоков, возникающих при работе КЭУ различных схемных решений, создает устойчивые предпосылки для получения высоких эксплуатационных показателей такого транспортного средства.
Билет 19
Развитие топливных элементов (водород-воздух, аллюминий воздух и др.)
Топливная ячейка (Fuel Cell) - это устройство, превращающее химическую энергию в электрическую. Она похожа по принципу действия на обычную батарейку, но отличается тем, что для ее работы необходима постоянная подача извне веществ для протекания электрохимической реакции. В топливные элементы подаются водород и кислород, а на выходе получают электричество, воду и тепло. К их достоинствам относится экологическая чистота, надёжность, долговечность и простота эксплуатации. В отличие от обычных аккумуляторов электрохимические преобразователи могут работать практически неограниченное время, пока поступает топливо. Их не надо часами заряжать до полной зарядки. Более того, сами ячейки могут заряжать АКБ во время стоянки автомобиля с выключенным мотором. Наибольшее распространение в водородомобилях получили топливные ячейки с протонной мембраной (PEMFC) и твердооксидные топливные ячейки (SOFC).
Виды топливных ячеек
В настоящее время существуют такие виды топливных ячеек:
AFC – Alkaline Fuel Cell (щелочная топливная ячейка);
PAFC – Phosphoric Acid Fuel Cell (фосфорно-кислотная топливная ячейка);
PEMFC – Proton Exchange Membrane Fuel Cell (топливная ячейка с протонной обменной мембраной);
DMFC – Direct Methanol Fuel Cell (топливная ячейка с прямым распадом метанола);
MCFC – Molten Carbonate Fuel Cell (топливная ячейка расплавленного карбоната);
SOFC – Solid Oxide Fuel Cell (твердооксидная топливная ячейка).
Ячейки с протонной мембраной
Топливная ячейка с протонной обменной мембраной работает следующим образом. Между анодом и катодом находятся специальная мембрана и катализатор с платиновым покрытием. На анод поступает водород, а на катод — кислород (например, из воздуха). На аноде водород при помощи катализатора разлагается на протоны и электроны. Протоны водорода проходят через мембрану и попадают на катод, а электроны отдаются во внешнюю цепь (мембрана их не пропускает). Полученная таким образом разность потенциалов приводит к возникновению электрического тока. На стороне катода протоны водорода окисляются кислородом. В результате возникает водяной пар, который и является основным элементом выхлопных газов автомобиля. Обладая высоким КПД, РЕМ-элементы имеют один существенный недостаток — для их работы требуется чистый водород, хранение которого является достаточно серьезной проблемой.
Если будет найден такой катализатор, который заменит в этих ячейках дорогую платину, тогда сразу же будет создан дешевый топливный элемент для получения электроэнергии, а значит, мир избавится от нефтяной зависимости.