项目三 任务7 氢燃料电池与其他类型（课件）《新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修》同步精品课堂（机工版）

同步精品课程——中职专业课 项目三任务7 氢燃料电池与其他类型 《新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修》（第1版）机械工业出版社 1 学习目标 项目三任务7氢燃料电池与其他类型 知识目标 能理解锌空气电池原理。 能力目标 能掌握锌空气电池的应用。 情感目标 1.让学生认识到新能源汽车动力电池的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习内容 01 1.能理解锌空气电池原理。 2.能掌握锌空气电池的应用。 3.能分析氢燃料电池的工作原理。 4.培养一丝不苟、严肃认真的工作作风。 新知学习 02 二、相关知识 任务引入 任务描述 目前市面上的新能源汽车绝大多数使用碱性和锂离子电池， 这些电池已研发及商用多年， 得到市场普及， 但对于车企的未来发展， 需在技术方面占领先机， 正所谓“得动力电池者得整车” 要不断进行新型电池的研发， 满足未来市场的需求。例如我们常说的氢燃料电池，以及其他类型的动力电池等，都是新型动力电池。本任务主要进行氢燃料及其他类型动力电池的工作原理、应用车型等讲解。 纯电动汽车一辆、纯电动汽车维修手册、学习工作页、微课资源、汽车维修专用工具等。 新知学习 02 一、锌空气电池的原理与应用 1、锌空气电池原理 锌空气电池主要由空气电极、电解液和锌阳极构成；空气中的氧为正极活性物质，金属锌作为负极活性物质，多孔活性炭作为正极，铂或其他材料作为催化剂，使用碱性电解质。 氧气经多孔电极扩散层扩散到达催化层，在催化剂微团表面的三相界面处与水发生反应，吸收电子，生成OH-，阳极的锌与电解液中的OH-发生电化学反应，生成ZnO和H2O，并释放出电子，电子被集电层收集起来，在外电路中产生电流。 新知学习 02 一、锌空气电池的原理与应用 2、锌空气电池的应用 助听器用电池 新知学习 02 二、超高速飞轮的结构原理与应用 1、超高速飞轮的工作原理 超高速飞轮电池储能是基于飞轮以一定角速度旋转时，可以存储动能:式中j—飞轮的转动惯量．与飞轮的形状和重量有关； ω—飞轮转动的角速度。 充电时，飞轮电池中的电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电动机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”，增加了飞轮的转速； 放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。 飞轮电池的飞轮是在真空环境下运转的，转速可达200000r／min． 飞轮电池技术主要涉及复合材料科学、电力电子技术、磁悬浮技术、超真空技术、微电子控制系统等学科，具有明显的多学科交叉和集成特点。 新知学习 02 2、典型的飞轮储能电池结构 飞轮电池主要由以下几部分组成：复合材料飞轮、集成的发电机/电动机、支撑轴承、电力电子及其控制系统、真空腔、辅助轴承和事故屏蔽容器。 新知学习 02 3、飞轮电池的应用 (1)交通运输。 飞轮电池充电快，放电完全，非常适合车辆应用。现在由于成本和小型化的问题，仅在部分电动汽车和火车上有示范性应用，并且主要是混合动力电动车辆，车辆在正常行驶或制动时，给飞轮电池充电，在加速或爬坡时，飞轮电池则给车辆提供动力，保证发动机在最优状态下运转。 (2)航空航天。 航空航天方面包括在人造卫星、飞船、空间站上的应用等。飞轮电池一次充电可以提供同重量化学电池两倍的功率，同负载的使用时间为化学电池的3～l0倍。同时，因为它的转速是可测可控的，故可以随时查看剩余电能。美国太空总署已在空间站安装了48个飞轮电池，联合在一起可提供超过150kW的电能。 新知学习 02 三、氢燃料电池的结构原理与应用 1、氢燃料电池的概述 氢燃料电池属于燃料电池中的一种， 它是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置， 又称电化学发电器。它是继火电、水电、核电之后的第四种发电装置。基本原理是电解水的逆反应， 把氢和氧分别供给阳极和阴极， 氢通过阳极向外扩散， 和电解质发生反应后， 放出的电子通过外部的负载到达阴极。 新知学习 02 2、氢燃料电池的工作原理 氢燃料电池在工作时向负极供给燃料（氢） ， 向正极供给氧化剂（空气） 。氢在负极分解成正离子离子和电子9N， 氢离子进入电解液中， 而电子则沿外部电路移向正极， 用电负载接在外部电路中。在正极上， 空气中的氧同电解液中的氢离子和抵达正极的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程， 这就是氢燃料电池原理，如图所示。 氢燃料电池工作原理 新知学习 02 （1） 当氢燃料电池的电解液是KOH溶液（碱性电解质） 时 负极的电极反应式为：H2+2e--+2OH--→2H2O 正极的电极反应式为：O2+H2O+4e--→4OH-- （2） 当氢燃料电池的电解液是H2SO4溶液（酸性电解质） 时 负极的电极反应式为：H2+2e--→2H+ 正极的电极反应式为：O2+4H++4e--→2H2O （3） 当氢燃料电池的电解液是NaCl溶液（中性电解质） 时 负极的电极反应式为： H2+2e--→2H+ 正极的电极反应式为： O2+H2O+4e--→4OH-- 新知学习 02 3、氢燃料电池的应用 佛山氢燃料公交车 佛山氢燃料加注站 丰田MIRAI 新知学习 02 重点：锌空气电池原理 难点：锌空气电池的应用 新知学习 02 小试牛刀 03 1.锌空气电池最突出的应用优势是( ) A.能量密度高达500Wh/kg B支持瞬时大功率放电 C.可在-40℃低温下工作 D.无需充电，更换锌电极即可快速恢复供电 答案：D.无需充电，更换锌电极即可快速恢复供电 2.飞轮储能系统的核心组件不包括( ) A.电解液 B.磁悬浮轴承 C.飞轮本体 D.真空室 答案：A.电解液 3.飞轮储能在电网中的主要作用是( ) A.替代火力发电 B.直接为家庭供电 C.调节峰谷负荷 D.分解水制氢 答案：C.调节峰谷负荷 4.氢燃料电池的总反应产物是( ) A.仅H₂O B.CO₂和H₂O C.H₂和O₂ D.CH₄和H₂O 答案： A.仅H₂O 小试牛刀 03 5.质子交换膜燃料电池（PEMFC）的工作温度范围是( ) A.800-1000℃ B 200-300℃. C.60-80℃ D. -20-40℃ 答案：C.60-80℃ 6.氢燃料电池在航天领域的主要优势是( ) A.可重复使用 B.能量密度高且产物水可供宇航员使用 C.成本低于太阳能电池 D.无需维护 答案：B.能量密度高且产物水可供宇航员使用 小试牛刀 03 7.电以下哪项是氢燃料电池汽车的短板 ( ) A.续航里程短 B.噪音大 C.低温启动困难 D.加氢基础设施不足 答案： D.加氢基础设施不足 8.锌空气电池与氢燃料电池的共性特点是( ) A.均可实现零碳排放 B.均依赖空气阴极反应 C.均通过燃烧释放能量 D.均需贵金属催化剂 答案：A.均可实现零碳排放 小试牛刀 03 课堂小结 04 1. 锌空气电池主要由空气电极、电解液和锌阳极构成；空气中的氧为正极活性物质，金属锌作为负极活性物质。 2.氢燃料电池属于燃料电池中的一种， 它是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。 作业布置 05 (1)简述锌空气电池原理。 (2)简述氢燃料电池的工作原理。 感谢观看 $