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游艇用氢燃料电池推进系统电力拖动特性分析(5)

时间:2022-10-06 20:42来源:毕业论文
(4)安装维修方便。减轻了维护保养的工作量,节省了修理维修费用。 (5)控制灵活,机动性能强。电力推进系统便于遥控及自动控制,调速范围大、

(4)安装维修方便。减轻了维护保养的工作量,节省了修理维修费用。

(5)控制灵活,机动性能强。电力推进系统便于遥控及自动控制,调速范围大、 力矩大,容易得到比较理想的转矩特性,控制和转速调节都比较灵活方便,可以获得 较大的航速调节范围,可以获得很低转速(4~5r/min),大大改善了船舶的机动性能。 推进装置的总功率可以由几个机组承担,增加了设备选择的灵活性,提高了船舶的生 命力[17]。

对于机械推进,一般是由驾驶室通过车钟向机舱传递主机操作指令,由主机操作 工作人员按指令操纵柴油机,然后通过车钟向驾驶室回令。这样不但来车速度慢而且 很容易产生误操作。采用电力推进易于实现由驾驶室直接进行船舶的操纵,使船舶的 操纵十分机动灵活,驾驶人员只需在驾驶室操纵发电机或电动机的磁场或改变晶闸管 的触发角,即可实现对船舶的操纵,大大减少了误操作的可能性。电力推进装置的操 纵过渡过程比直接推进的大大缩短(快速性),因此它应付紧急状态的能力较强,增 加了航行可靠性[18][19]。

(6)振动、噪声小。原动机与螺旋桨间无硬性机械连接,可以防止冲击振动, 有利降噪;原动机可以尽可能靠近船体尾部布置,使废气和烟从舰尾排出。电力推进 不需要配备减速齿轮箱,并可采用简单的定距桨,减小了游艇自身的辐射噪声[20]。

(7)减少船舶的附加阻力。可以选择更合适的螺旋桨,减少其附加阻力。通过 可操纵其方向的电力推进器来代替舵,以减少船舶的附加阻力等。

2。2 燃料电池

一言以蔽之,燃料电池是以氢(如天然气、甲醇、乙醇、汽油等)为燃料,以空

气或氧气为氧化剂,经电化学反应生成水并产生电,其实质为水电解的“逆”反应装 置。

2。2。1 燃料电池的分类

通常,燃料电池的分类命名基于不同的电解质类型,按其工作温度的上升排序, 主要有:

(1)质子交换膜燃料电池(PEMFC) 质子交换膜燃料电池也称为固态高分子聚合物燃料电池(SPFC),具有工作温

度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点,被公认为是电动汽车、固定 发电站等首选能源[21]。

该类燃料电池有一条横跨其范围、非常平坦的效率曲线。在低功率时,因燃料电 池催化剂和重整所需的能量对于效率的下降具有显著影响。除了几瓦大小的电堆,燃 料的湿度控制很重要,潮湿的空气供应是必需的。在温度作用下反应生成水呈水蒸气 形态,除甲醇作燃料生成的水溶液可能产生甲醛类有毒物质不能饮用,以氢作燃料所 生成的纯净水可回收直接饮用。PEMFC 运行在大约 50℃~90℃的较低工作温度下, 启动仅需几分钟时间,因此燃料电池本身可以快速响应负载变化。多数的燃料电池需 要重整,燃油重整大约工作在 600℃,正因如此而不是燃料电池本身决定了起动时间 的反应速度。燃料的纯度对于 PEMFC 尤为重要,因硫中毒可导致电堆的永久损坏。文献综述

(2)碱性燃料电池(AFC) 碱性燃料电池的工作温度与质子交换膜燃料电池的工作温度相似,大约 80℃。

因此,具有启动快的特点,但其电流密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍[22]。 同质子交换膜燃料电池一样,碱性燃料电池对能污染催化剂的 CO 和其他杂质也非常 敏感。此外,因 CO 能与 KOH 电解质反应生成碳酸钾而降低电池的性能,所以其原 料不能含有 CO。AFC 价格昂贵,且需要非常纯净的氧气和氢气供应,因此不适合在 海洋环境中应用。 游艇用氢燃料电池推进系统电力拖动特性分析(5):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_100087.html

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