衣宝廉院士航空用燃料电池中国沈阳通航高峰论坛PPT文档格式.ppt
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倍以上。
燃料电池效率高、噪声低、红外特征小燃料电池效率高、噪声低、红外特征小电池类型电池类型铅酸电铅酸电池池镍氢电镍氢电池池锂离子锂离子电池电池聚合聚合物锂物锂电池电池离子虎离子虎用燃料用燃料电池电池比能量比能量(W.h/kg)304060801001501502001300同等条件下,燃料电池电动飞机航时是锂电池飞机的同等条件下,燃料电池电动飞机航时是锂电池飞机的610倍。
倍。
蓄电池在低温条件下存在放电深度降低、放电功率下降等问题蓄电池在低温条件下存在放电深度降低、放电功率下降等问题(如当如当温度低于温度低于0时,锂聚合物电池放电深度低于时,锂聚合物电池放电深度低于70),燃料电池电化学反应,燃料电池电化学反应过程要释放热量,低温性能好。
过程要释放热量,低温性能好。
优势二:
低温性能好优势二:
低温性能好优势一:
比能量高优势一:
比能量高相比于蓄电池,燃料电池优势突出相比于蓄电池,燃料电池优势突出相比于航空煤油、汽油等化石能源及,氢具有更高的比能量相比于航空煤油、汽油等化石能源及,氢具有更高的比能量氢是除核燃料外发热值最高的能源,氢是除核燃料外发热值最高的能源,140kJ/kg,是汽油发热值的,是汽油发热值的3倍倍氢能源比能量高氢能源比能量高燃料电池比能量高燃料电池比能量高目前已接近内燃机水平,远期将大大超过内燃机目前已接近内燃机水平,远期将大大超过内燃机燃料电池比功率提高潜力大燃料电池比功率提高潜力大航天用燃料电池航天用燃料电池燃料电池空间应用历程燃料电池空间应用历程年代:
1965年功率:
1kW体积:
长25英寸;
直径12.5英寸燃料电池的航天应用燃料电池的航天应用燃料电池燃料电池用于双子星宇宙飞船用于双子星宇宙飞船http:
/燃料燃料电池模池模块(UTC)参数参数数值数值额定功率12kW峰值功率16kW重量122kg尺寸3563811143效率70%电池节数96http:
/试飞情况:
试飞情况:
飞机爬升到了飞机爬升到了1000m的高度。
在到达巡航高度并切断电池电源后,飞的高度。
在到达巡航高度并切断电池电源后,飞行员在只依靠燃料电池供电的情况下以行员在只依靠燃料电池供电的情况下以100km/小时的速度水平直线飞小时的速度水平直线飞行了行了20分钟分钟基本资料:
基本资料:
1、螺旋桨飞机重、螺旋桨飞机重800Kg,机身长,机身长6.5m,翼展长,翼展长16.3m2、飞行时间可达、飞行时间可达45分钟,起飞时仍须靠其他电池提供辅助动力分钟,起飞时仍须靠其他电池提供辅助动力3、空中飞行时完全靠氢燃料电池。
、空中飞行时完全靠氢燃料电池。
波音燃料电池载人飞机波音燃料电池载人飞机德国航空航天中心无人机德国航空航天中心无人机Hyfish德国航空航天中心与新加坡地平线燃料电池技术公司研制燃料电池参数:
重量功率密度:
3kg/kW工作环境:
-40C-+40C环境压力:
200-1.000mbar.abs.无人机参数:
长:
1.3m翼展:
1m总重:
6Kg最高速度:
200Km/h推进器:
1KWel,最高18N飞行记录:
全速飞行15min燃料电池无人机燃料电池无人机“离子虎离子虎”2009年8月:
11h2009年10月:
23h,17min2009年11月:
26h,1min2013年4月:
48h,1min研制单位:
美国海军研究实验室研制单位:
美国海军研究实验室研制时间:
研制时间:
2009年合作团队:
夏威夷大学燃料电池系统:
Protonex/550W飞行时间飞行时间飞机重:
飞机重:
16.8kg有效载荷:
有效载荷:
1.82.3kg氢氧燃料电池重约:
氢氧燃料电池重约:
9磅磅燃料箱燃料箱(碳纤维包裹的铝合金):
碳纤维包裹的铝合金):
9.5磅磅储氢:
储氢:
500g,气压,气压5000psi燃料电池功率:
燃料电池功率:
550瓦,瓦,比同类内燃机系统的能效高比同类内燃机系统的能效高4倍,比同重的普通电池系统高倍,比同重的普通电池系统高7倍倍设计时速:
设计时速:
27英里英里飞行里程:
飞行里程:
26小时可飞行小时可飞行702英里英里飞行高度:
飞行高度:
1千英尺千英尺-1.4万英尺,不需要从地面接收指令万英尺,不需要从地面接收指令飞行纪录:
飞行纪录:
48小时小时采用燃料电池发动机,机上装载压缩氢气箱采用燃料电池发动机,机上装载压缩氢气箱燃料电池无人机燃料电池无人机“离子虎离子虎”高高空无人机高高空无人机“太阳神太阳神”2003年,年,“太阳神太阳神”创下了无燃料飞行器创下了无燃料飞行器飞行高度飞行高度29523米米的纪录的纪录美国美国NASANASA和航空环境公司研制,采用氢氧燃料电池和航空环境公司研制,采用氢氧燃料电池可在可在20km20km高空飞行高空飞行7-147-14天天,在在55万英尺输出功率万英尺输出功率18.5kW18.5kW翼展:
翼展:
75.3m75.3m长度:
长度:
3.6m3.6m翼弦:
翼弦:
2.4m2.4m宽高比:
宽高比:
30.930.9:
11空重:
空重:
600kg600kg毛重:
毛重:
929kg929kg有效载荷:
329kg329kg太阳能:
太阳能:
35kW35kW电机:
电机:
1.5kW,141.5kW,14个个空速:
空速:
30.6-43.5km/h30.6-43.5km/h最高飞行高度:
最高飞行高度:
29523m29523m“离子虎离子虎”无人机无人机当前的技术水平:
当前的技术水平:
电池功率密度:
550W/kg系统能量密度:
系统能量密度:
2600W.h/kg下一步技术发展:
下一步技术发展:
1000W/kg系统能量密度:
4000W.h/kg燃料电池燃料电池技术进步技术进步液氢存储液氢存储技术技术燃料电池技术发展迅速,燃料电池无人机发展潜力大燃料电池技术发展迅速,燃料电池无人机发展潜力大国外无人机发展趋势国外无人机发展趋势高海拔长航程适应未来无人机需求高海拔长航程适应未来无人机需求任务时间任务时间飞飞行行高高度度国内燃料电池发展现状国内燃料电池发展现状国内航天用燃料电池国内航天用燃料电池A型载人航天B型低空侦察参数参数A型型B型型额定功率额定功率kW0.500.30峰值功率峰值功率kW1.00.6工作电压工作电压V282282整机质量整机质量kg4060体积体积cm3222290392957工作温度工作温度922911压力压力MPa0.150.020.130.18氢气纯度氢气纯度%99.565(N2H4分解分解)中科院大连化物所70年代研制0707年上海年上海比比登赛比比登赛0808年北京年北京奥运示范奥运示范0909年美国年美国加州示范加州示范1010年新加年新加坡世青赛坡世青赛1010年上海年上海世博会世博会国内燃料国内燃料电池汽池汽车十一五期十一五期间:
已有:
已有200200余余辆燃料燃料电池池电动车示范运行示范运行累累计运行里程十余万公里运行里程十余万公里性能与国性能与国际水平接近,成本、耐久性等亟待改善水平接近,成本、耐久性等亟待改善新源动力公分有限公司提供燃料电池轿车在北京奥运会上服务燃料电池轿车在北京奥运会上服务50kW燃料电燃料电池轿车发动机池轿车发动机额定功率额定功率50kW过载功率过载功率60kW输出工作电压输出工作电压385VFC系统最大质量比功率系统最大质量比功率200W/kg额定工况下额定工况下FC系统效率系统效率41%FC系统最高效率系统最高效率49%额定工况下额定工况下FC系统噪声系统噪声80dB燃料电池轿车发动机性能燃料电池轿车发动机性能数据由中国科学院数据由中国科学院大大连化物所承建的化物所承建的“863”计划划“节能与新能源汽能与新能源汽车重大重大项目目”燃料燃料电池池发动机机测试中心提供中心提供额定功率额定功率80kW过载功率过载功率110kW起动时间起动时间1-1.6s输出工作电压输出工作电压375-520VFC系统最大质量比功率系统最大质量比功率187W/kg额定工况下额定工况下FC系统效率系统效率50%FC系统最高效率系统最高效率61%氢气利用率氢气利用率99.2-96.7%从怠速到额定功率时间从怠速到额定功率时间3.8-4.0s额定工况下额定工况下FC系统噪声系统噪声78dB燃料燃料电池客池客车在北京公交示范在北京公交示范29累计运行:
累计运行:
1500h1500h,行驶:
,行驶:
20000km20000km燃料电池客车发动机性能燃料电池客车发动机性能80kW80kW燃料电燃料电燃料电燃料电池客车发动机池客车发动机池客车发动机池客车发动机数据由中国科学院大数据由中国科学院大连化物所承建的化物所承建的“863”计划划“节能与新能源能与新能源汽汽车重大重大项目目”燃料燃料电池池发动机机测试中心提供中心提供燃料燃料电池池车在上海世博会上运在上海世博会上运营30196辆燃料电池车上海世博会服务辆燃料电池车上海世博会服务(2010.5-2010.10)100辆观光车辆观光车90辆轿车辆轿车6辆客车辆客车平均单车运行里程45005000km,最长的单车运行累积里程达到1
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