Chuyên đề Năng lượng mới trên ô tô Pin nhiên liệu Fuel Cell

FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM - Báo cáo: PIN NHIÊN LIỆU - FUEL CELL GVHD: ThS Văn Thò Bông HVTH : KS Huỳnh Quốc Việt KS Lý Vónh Đạt 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Chương I: KHÁI QUÁT VỀ FUEL CELLS I>Nguyên nhân phát triển Pin nhiên liệu:  Do nguồn nhiên liệu hoá thạch ngày cạn kiệt  Do ô nhiễm môi trường sử dụng nguồn nhiên liệu hoá thạch • Để giải vấn đề cần tìm nguồn nhiên liệu thay thế, pin nhiên liệu phát triển 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG II> Lòch sử pin nhiên liệu - fuel cells William Robert Grove (1811 – 1896), luật gia –nhà vật lý người Anh tạo pin nhiên liệu vào năm 1839 Vào năm 1900 nghiên cứu chuyển trực tiếp lượng hoá học dạng lượng hoá thạch sang điện năng, tiêu biểu hệ thống pin nhiên liệu Hydro đời Vào năm 1920 , A Schmid người tiên phong việc xây dựng phân tích Platium, điện cực cacbon – hydro xốp hình thức ống 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG  Anh, F.T Bacon chế tạo hệ thống pin nhiên liệu alkine sử dụng điện cực kim loại xốp tảng cho NASA chế tạo tàu vũ trụ sử dụng pin nhiên liệu để đưa người lên mặt trăng vào năm 1968  Năm 1970 K.Kordesh xây dựng pin nhiên liệu kết hợp acqui ô tô lai chỗ hoạt động năm thành phố thường xảy kẹt xe  Đến năm 1970 tế bào nhiên liệu dùng hệ thống axit photphoric đời 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG  Vào năm 1980 pin nhiên liệu dùng cacbon nấu chảy (MCFC) phát triển mạnh  Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) phát triển vào thập niên 1990  Vào năm 1990 pin nhiên liệu dạng màng (MFC) xuất với mật độ công suất thu cao 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG III> Ưu nhược điểm pin nhiên liệu:  Ưu điểm:  Pin nhiên liệu sử dụng rộng rãi lónh vực như: bệnh viện, phương tiện vận chuyển, trạm không gian, khách sạn, nhu cầu sinh hoạt người…  So với lượng truyền thống, pin nhiên liệu không gây ô nhiễm môi trường; sản phẩm thải H2O  Hiệu suất cao >60%  Độ tin cậy cao  Không gây tiếng ồn  Nhược điểm: giá thành cao (hệ thống pin nhiên liệu loại màng khoảng 20.000 $ đơn vò KW) 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG IV>Đặc điểm pin nhiên liệu: • Độ tin cậy hiệu suất cao:  Pin nhiên liệu chuyển đổi đến 90% lượng có thân nhiên liệu thành điện nhiệt  Pin nhiên liệu dạng axit phosphoric (PAFC) có hiệu suất chuyển đổi điện 42% đến 46%, pin nhiên liệu cacbonat nóng chảy(MCFC) đạt hiệu suất điện >60% 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG  Một thuộc tính quan trọng pin nhiên liệu khả sản sinh nước nóng, nước phát điện thời gian  Do có chi tiết chuyển động nên pin nhiên liệu có độ tin cậy cao so với động đốt 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Bảng tóm tắt loại pin nhiên liệu 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Bảng tóm tắt loại pin nhiên liệu 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Tóm tắt phản ứng loại pin nhiên liệu 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Đồ thò minh họa lónh vực ứng dụng pin nhiên 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Sơ đồ hệ thống pin nhiên liệu xe 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Tóm tắt lượng lượng sản xuất 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Vùng hiệu ứng dụng pin nhiên liệu 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Vò trí bố trí xe Jeep "Commander" fuel cell concept vehicle, 1999 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG ng dụng pin nhiên liệu ôtô 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Các loại thùng chứa H2 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 10/22/16 [...]... Chuyển đổi năng lượng nhiệt Hoá năng của nhiên liệu Chuyển đổi năng lượng cơ Chuyển đổi năng lượng điện Sơ đồ chuyển hoá năng lượng của pin nhiên liệu ứng dụng trong tô 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG V>Phân loại pin nhiên liệu:  Phân loại theo phương pháp phản ứng:  Pin nhiên liệu trực tiếp: sản phẩm phản ứng của tế bào được thải ra  Pin nhiên liệu tái sinh: chất phản ứng... nhiên liệu, năng lượng hoá được cung cấp bởi nhiên liệu và chất oxy hoá được lưu trữ bên trong pin nơi các phản ứng hoá thay thế như sơ đồ sau: Chuyển đổi năng lượng nhiệt Hoá năng của nhiên liệu 10/22/16 Chuyển đổi năng lượng cơ Chuyển đổi năng lượng điện Sơ đồ chuyển hoá năng lượng của pin nhiên liệu ứng dụng trong công nghiệp FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Chuyển đổi năng lượng nhiệt... 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Phân loại theo nhiên liệu hay chất oxy hoá sử dụng: - Pin nhiên liệu sử dụng chất phản ứng là khí như: hydro, amoniac, không khí và oxi - Pin nhiên liệu sử dụng chất phản ứng là nhiên liệu lỏng như: cồn, hydrazine, hydrocacbon… - Pin nhiên liệu sử dụng chất phản ứng là nhiên liệu rắn như: than đá, các hydrua… 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU... Pin nhiên liệu có thể chuyển đổi liên tục năng lượng hoá năng của nhiên liệu và chất ôxy – hoá thành năng lượng điện thông qua quá trình cơ bản gồm hệ thống điện cực – chất điện phân  Pin nhiên liệu có đặc điểm của một module vì vậy nó có thể đáp ứng công suất yêu cầu từ vài trăm W đến hàng chục KW thậm chí hàng chục MW 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Trong pin nhiên liệu, ... cao hơn pin nhiên liệu PEM, do đó không phù hợp cho xe tô 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG  Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC): loại này thường được sử dụng trên các phát điện tónh tại cỡ lớn, nhiệt độ làm việc khoảng 10000C  Pin nhiên liệu Cacbonat nóng chảy (MCFC): loại này thường được sử dụng trên các phát điện tónh tải lớn, nhiệt độ làm việc khoảng 6000C  Pin nhiên liệu. .. pin nhiên liệu:  Pin nhiên liệu có đặc điểm hoạt động có ích là tiết kiệm được chi phí trong các hoạt động yêu cầu  Pin nhiên liệu có thể dễ dàng hiệu chỉnh độ lệch bằng bộ tạo tần, điều này dẫn đến độ ổn đònh của toàn hệ thống và khắc phục những nhược điểm của pin nhiên liệu hiện nay 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 4 Pin nhiên liệu như một bộ chuyển hoá năng lượng:  Pin. .. dụng trong không gian,phương tiện vận chuyển ng dụng trong không gian,phương tiện vận chuyển Phần lớn phân tán ở ứng dụng NL(50500KW,1MW,5MW,1 1MW Bộ phát năng lượng Pin nhiên liệu oxit rắn(SOFC) 800-10000C 10/22/16 55-65% Na2CO3 ZrO2/Y2O3 Bộ phát năng lượng FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG CHƯƠNG 2: NHỮNG NHIÊN LIỆU LIÊN QUAN ĐẾN CÔNG NGHỆ PIN NHIÊN LIỆU • Hydro là nhiên liệu thiết... biến đổi proton (PEMFC) 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Hệ thống pin nhiên liệu Dãy nhiệt độ Hiệu suất Chất điện phân Phạm vi ứng dụng Pin nhiên liệu alkaline(AFC) 60-900C 50-60% 35-50% KOH Pin nhiên liệu chất điện phân là polyme(PEFC) Pin nhiên liệu axitphosphoric(PAFC) 50-800C 50-60% Màng polyme 160-2200C 55% Axit phosphoric đậm đặc Pin nhiên liệu cacbonat nóng chảy(MCFC).. .FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG 2 Đặc tính về môi trường:  Pin nhiên liệu dùng cho các nhà máy năng lượng đã cải tiến chất lượng không khí , giảm việc sử dụng nước và thải ra ít nước hơn  Pin nhiên liệu sản sinh ra các chất độc hại như: SO3 và NOx thấp hơn 10 lần so với các qui đònh nghiêm ngặt về môi trường  Pin nhiên liệu cũng sinh ra khí CO2 thấp... chính trên quy mô công nghiệp Tuy nhiên quá trình này gây ô nhiễm môi trường bởi sự phát ra của CO2, hợp chất sunfua, NO2 và nhiệt • - Nước là nguồn sản xuất Hydro lớn hơn HC, ngoài ra khi H được dùng như nhiên liệu, nước lại được tái chế sản xuất 1 lần nữa, nó không ô nhiễm môi trường 10/22/16 FUEL CELLS – PIN NHIÊN LIỆU GVHD: ThS VĂN THỊ BÔNG Các nguồn năng lượng dùng để sản xuất hydro 10/22/16 FUEL CELLS