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氢氧混合动力汽车的设计 自动化12-05 沈凯东311208002723 概要 氢氧混合动力汽车是以氢氧为主要能源以电动力等其他能源为辅的汽车一般的内燃机,通常注入柴油或汽油或者较为清洁的天然气,而氢氧混合动力汽车则改为使用气体氢和氧其燃料电池和电动机会取代一般的汽油引擎 一、设计背景 汽车是目前最为普遍最大众化的交通工具,它的发明给人们的生活带出行来了很大的方便据不完全统计,全世界行驶的各种汽车总数量达7.37亿辆,而实际上还要多在给我们带来方便的同时,如此众多的汽车给我们的环境带来了巨大的危害,每一天都会消耗巨大的石油天然气等不可再生能源,给我们的自然环境资源带来巨大的压力,另外其产生的各种气体不仅会污染空气影响天气,比如加剧温室效应,还会会影响我们的身体健康,比如雾霾,这些危害是我们不愿看到的但是我们的社会生活又离不开汽车,所以设计一种既节能又环保的汽车迫在眉睫目前替代燃油发动机汽车的方案也越来越多,例如氢氧混合动力汽车、燃料电池汽车等而氢氧混合动力汽车是最为节能环保最理想的方案模型二、设计原理 氢氧混合动力汽车的设计主要是氢氧混合动力装置的设计,接上电源后它能将原料水电解后产生氢氧气体,然后通过输气管输送到发动机气缸内与少量的其他燃料混合燃烧,以此作为动力输出。

而其燃烧后的排出的气体基本上都是水蒸气,经冷却过滤后的水还可以继续作为原料提供给汽车 三、设计方案 在电解槽内电解水分别输送氧气 氢气分别存储氢气 氧气经过安全装置分别输送气体在发动机内部混合后燃烧 选择合适的电 极材料与介质生成水蒸气 及少量杂质气体 液化过滤回收储存 得到的液态水输送再次过滤 液态水输送给电解槽驱动汽车并带动发电机发电输出交流交流电整流输出直流电蓄电池 存储电能 降压 输出 排出 杂质气体 1、电解水制取氢氧气体 氢氧混合动力汽车的能源来源是氢气和氧气,以水为原料制取氢氧气体是第一步而这需要氢氧气体装置来快速制取并储备气体,在装置内部加上容量适当的电解槽,槽两极分开,避免制取过程中氢氧气体混合发生爆炸在两极通上直流电,电压在2.5~2.7V 之间在电解时,阴极产生氢气,阳极产生氧气 为提高电解效率,需要选择电极材料以及电解槽内的其他物质电解槽内液体加入碱性物质,使电解液呈碱性,这可以提高电解液的导电性,使电解的效率提高,同时制得的氢纯度高,使氢氧燃烧的更完全,提供更多的动力阴极一般选择镍基过渡元素合金,其化学性质稳定性好,析氢反应活性高阳极材料选择金属合金材料,在合金材料中加入镍,这样可以具有较高的析氧催化活性,同时具有很好的耐腐蚀性。

制得的氢气和氧气经过冷却过滤后,再经过安全装置即防回火装置后分别储存到两种密闭不同材料的容器中 2、氢气氧气的输送 使用软管输送氢气和氧气,将两种气体输送至发动机内部,在接口处加上安全装置(防回火装置) 3、氢气氧气混合燃烧 两种气体输送到发动机内部后,经充分混合后由发动机打火点燃,使引擎开始工作并驱动汽车氢氧混合动力的发动机与普通的发动机类似,需要将输油管变成两个输气管,点火装置以及气缸均无大的变化 4、气体的排放以及水蒸气的液化、再使用 氢氧混合动力汽车一个非常大的优点就是其燃烧后产生的是水蒸气,对环境没有任何污染,并且其燃烧后得到的水经液化后可以再次供电解使用在排气口的内部加上液化过滤装置,使水蒸气液化后与燃烧后的其他杂志气体分离开,并将少量的杂志气体排出,将液化后的水储存到容器内,然后再次经过过滤净化后由管道输送给原料池,即存储水的容器中,供继续的电解使用,实现水原料的循环使用 5、电源供电 汽车行驶过程中可以电动发电机进行发电由发电机发的交流电经过整流降压后给蓄电池充电,再次降压后由蓄电池输出直流电给电解电极供电,实现电能循环使用 四、方案优点与缺点 氢氧混合动力汽车的优点就是可以基本实现零污染排放、能源的循环使用,既节能由环保,有非常大的社会前景。

具体如下 1、持续节能:只消耗水氢气燃烧、氧气助燃,双向调节,降低油耗 2、持续减排:减少有害尾气CO、NOX和HC及颗料悬浮物等的排放 3、持续增加动力:提升动力10%-15%,加速性能明显提高 4、持续保养:无发动机积碳,减少怠速抖动现象,减少机器磨损及换机油的次数,延长或免除发动机修整、更换 5、降低噪音:发动机运转更加平稳、噪音明显降低 然而任何事物都有两面行,氢氧混合动力汽车也存在其固有的缺点,氢氧制备效率不会太高,这样就会使汽车不能长时间高速运行还有就是存储的氢氧气体存在安全隐患,若是存储或输送过程中发生泄漏,可能发生爆炸,造成很大的危害 五、结语 如今社会,能源短缺、环境污染、全球气候变化等已经逼迫我们不得不开发清洁、高效、安全和可持续的能源,制造并使用节能环保工具,清洁环保的氢能将会受到越来越多的重视.,作为环保的交通工具—氢氧混合动力汽车也将逐步会得到越来越多的重视,将会有更多技术性的改进与发展相信不久的未来氢氧混合动力汽车将会更普遍的应用于社会,发挥其不可替代的作用。