燃料电池技术论文范文

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第1篇

燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，可以用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。也是煤炭洁净转化技术之一。按电解质种类可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、再生氢氧燃料电池(RFC)、直接醇类燃料电池（DMFC），还有如新型储能电池、固体聚合物型电池等。

氢和氧气是燃料电池常用的燃料气和氧化剂。此外，CO等一些气体也可作为MCFC与SOFC的燃料。从长远发展看，高温型MCFC和SOFC系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。我国丰富的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来源。

燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的诱人特点，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推广，市场前景十分广阔。人们预测，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四电方式[1]，它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。

1，中国燃料电池技术的进展

“燃料电池技术”是我国“九五”期间的重大发展项目，目标是，利用我国的资源优势，从高起点做起，加强创新；在“九五”期间，使我国燃料电池的技术发展接近国际水平。内容包括“质子交换膜燃料电池技术”、“熔融碳酸盐燃料电池技术”及“固体氧化物燃料电池技术”三大项目[2]，其中，用于电动汽车的“5kW质子交换膜燃料电池”列为开发的重点。此项任务由中国科学院及部门所属若干研究所承担。所定目标业已全部实现。

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）方面，我国研究开发的这类电池已经达到可以装车的技术水平，可以与世界发达国家竞争，而且在市场份额上，可以并且有能力占有一定比例[1]。我国自把质子交换膜燃料电池列为"九五"科技攻关计划的重点项目以后，以大连化学物理研究所为牵头单位，在全国范围内全面开展了质子交换膜燃料电池的电池材料与电池系统的研究，取得了很大进展，相继组装了多台百瓦、1kW-2kW、5kW、10kW至30kW电池组与电池系统。5kW电池组包括内增湿部分,其重量比功率为100W/kg，体积比功率为300W/L。质子交换膜燃料电池自行车已研制成功，现已开发出200瓦电动自行车用燃料电池系统。百瓦级移动动力源和5kW移动通讯机站动力源也已开发成功。千瓦级电池系统作为动力源，已成功地进行了应用试验。由6台5kW电池组构成的30kW电池系统已成功地用作中国首台燃料电池轻型客车动力源。装车电池最大输出功率达46千瓦。目前该车最高时速达60.6km/h，为燃料电池电动汽车以及混合动力电动汽车的发展打下良好的基础。该电池堆整体性能相当于奔驰、福特与加拿大巴拉德公司联合开发的MK7质子交换膜燃料电池电动车的水平[3]。我国目前正在进行大功率质子交换膜燃料电池组的开发和燃料电池发动机系统集成的研究。

在熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）方面，我国已经研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料，制备出大面积（大于0.2m2）的电池隔膜，预测隔膜寿命超过3万小时。在进行材料部件研究的基础上，成功组装和运行了千瓦级电池组。

在固体氧化物燃料电池（SOFC）技术方面，已经制备出厚度为5-10μm的负载型致密YSZ电解质薄膜，研制出一种能用作中温SOFC连接体的Ni基不锈钢材料。负载型YSZ薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度达到0.4W/cm2,负载型LSGM薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度达到0.8W/cm2。这些技术创新为研制千瓦级、十千瓦级中温固体氧化物燃料电池发电技术的研发奠定了坚实基础。

2，国外燃料电池技术发展迅猛

燃料电池是新世纪最有前途的清洁能源，是替代传统能源的最佳选择。因此，燃料电池技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视。美国将燃料电池技术列为涉及国家安全的技术之一，《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首；日本政府认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心；加拿大计划将燃料电池发展成国家的支柱产业。近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过100亿美元。为开发燃料电池，戴姆勒－克莱斯勒公司一家近年来每年就投入10亿美元，丰田公司的年投资额超过50亿日元[4]。

欧、美发达国家和日本等国政府和企业界都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，并且已取得了许多重要成果，PEMFC技术已发展到实用阶段，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。2MW、4.5MW、11MW成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，用于国防、航天、汽车、医院、工厂、居民区等方面；各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成，其中，国际燃料电池产业巨头加拿大巴拉德公司筹资3.2亿美元，建成的燃料电池厂已于2001年2月正式投产。美国和欧洲将成批生产低成本的家用供电－供暖燃料电池作为最近的开发计划。目前，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正快速进入工业化规模应用的阶段。

目前，车用氢燃料电池已成为世界各大汽车公司技术开发的重中之重。迄今为止，世界6大汽车公司在开发氢燃料电池车上的开发费用已超过100亿美元，并以每年10亿美元的速度递增[5]。1997年至2001年，各大公司研制出的车用燃料电池就达41种。

3，我国开发燃料电池技术相对乏力

我国研究燃料电池有过起落。在20世纪60年代曾开展过多种燃料电池的实验室研究，70年入大量人力物力开展用于空间技术的燃料电池研究，其后研究工作长期停顿。最近几年，我国才开始重新重视燃料电池技术的研究开发，并取得很大进展。特别在PEMFC方面，达到或接近了世界水平。但是，在总体上，我国燃料电池的研究开发刚刚起步，仍处于科研阶段，与国外相比，我国的燃料电池研究水平还较低，我国对燃料电池的组织开发力度还远远不够。作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，开发以煤作为一次能源的高温型MCFC和SOFC具有特别重要的意义。但是我国在MCFC、SOFC研究方面与国外的差距很大，要实现实用化、商业化应用还有很长的路要走。迄今为止，我国还没有燃料电池发电站的应用实例。这和我国这样一个大国的地位很不相称。尽管国家也将燃料电池技术列为"九五"攻关项目，国家和企业投入的资金却极为有限，年度经费仅为千万元量级人民币，与发达国家数亿美元的投入相比显得微不足道；承担研究任务的也只是中科院等少数科研院所，且研究力量分散，缺少企业的介入，难以取得突破性进展，尤其是难以将取得的研究成果进行实际应用试验，以形成产业化趋势。从表1所列国外燃料电池的研究和开况看，欧、美国家和日本等大多是以公司企业为主在从事燃料电池的研究开发和制造生产，而且规模很大，例如，仅加拿大的Ballard一家公司的资产就达10亿美元。

4，大力发展燃料电池技术势在必行

从世界燃料电池迅猛发展的势头看，本世纪头十年将是燃料电池发电技术商品化、产业化的重要阶段，其技术实用性、生产成本等都将取得重大突破。预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛的应用前景，潜在市场十分巨大。可以预料，分散电源供电系统——燃料电池发电厂必将在21世纪内取代以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的现代电力系统，成为电力行业的主力军。而燃料电池的普遍推广应用，必将在能源及相关领域引发一场深刻的革命，促进新兴产业的形成，带动国民经济高速发展。能源领域的这场革命是我国政府、企业、科研院所、高等院校不得不正视的课题，我们对此必须有充分认识并给予足够的重视。我们应该准确把握这场革命所带给我们的机遇，毫不迟疑地投入足够的人力、物力、财力，推动燃料电池发电技术的研究开发和应用工作，使之早日实用化产业化，为我国的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。

国家计委在1997年提出的中国洁净煤技术到2010年的发展纲要中，已把燃料电池列为煤炭工业洁净煤的14项技术重点发展目标之一[6]。在“十五”科技发展规划中，燃料电池技术被列为重点实施的重大项目[7]。

第2篇

PAFC技术开发的现状与动向：

日本自实施月光计划以来，作为国家级项目，正在实施5000千瓦级加压型和1000千瓦级常压型电厂实证运行。目前，磷酸型燃料电池的发电效率为30％～40％，如果将热利用考虑进去，综合效率可高达60％～80％。

除日本外，目前世界约有60台PAFC发电设备在运转，总输出功率约为4.1万千瓦。按国别和地区划分日本为2.9万千瓦，美国8000千瓦，欧洲3000千瓦，亚洲900千瓦。运转中的发电设备除3台(日本2台，意大利1台)为加压型外，其他均为常压型。磷酸型燃料电池的制造厂家目前主要为日本和美国，设备主要销往欧、亚。

美国已完成基础研究，200千瓦级电厂用电池近期有望商品化，但大容量电厂用电池处于停滞状态。德国已引进美国200千瓦级电厂用电池进行试验运行。另外，瑞典、意大利、瑞士等国也引进日、美的电池进行试运行。

2.熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)

日本对MCFC发电系统的技术开发始于1981年度的月光计划，该计划围绕开发1千瓦级发电机组这个目标展开了对MCFC燃料、电极等的开发。该开发研究进展顺利，从1984年开始，进而对10千瓦级发电机组进行研究开发。1986年，日立、东芝、富士电机、三菱电机、IHI分别对5台10千瓦级机组进行发电试验，其结果是输出功率为10千瓦，初期性能为电池电压0.75伏，电流密度150毫安/平方厘米。

1987年起，日本在对1000千瓦级实验电场(外部改质型)进行主要开发的同时，对100千瓦级发电机组以及1000千瓦级机组的设备的开发研究也取得了进展。1993年度，日立、IHI的2台100千瓦级外部改质型机组和三菱电机的1台30千瓦级内部改质型机组开始试验发电运行。其试验结果以及1994年度进行的5-25千瓦级机组的试验结果表明，电池电压0.8伏，电流密度达15毫安/平方厘米，单位时间内的劣化率小于1％。

在此基础上，1994年度起开始着手开发1000千瓦级试验工厂。1995年10月在中部电力(株)川越发电所开始建厂，确立了1000千瓦级实用化发电系统试验工厂的基本系统，对现有的事业用燃料电池电厂的运行进行评价，计划1999年开始试验运行，其目标为：燃料利用率为80％，千小时电池的劣化率小于1％，初期性能为：电池电压大于0.8伏，电流密度1500毫安/平方厘米，计划试验运行5000小时。

为使电池实用化，在上述研究开发的基础上，还进行了机组长寿命化研究，计划连续实验运行4万小时，每千小时单位劣化率小于0.25％。除此之外，还在开发200千瓦级内部改质型燃料电池发电系统。

美国能源部和美国电力研究所，正在积极开发MCFC。美国ERC公司开发的2兆瓦级内部改质型机组发电系统于1996年5月在圣克拉拉开始试验运行。MC－power公司开发的250千瓦级外部改质型机组发电系统，1997年2月起在圣迭戈开始试运行。

在欧洲，MCFC作为共同项目正在研究开发，取得了一些进展，其主要项目如下：

①高级DIC－MCFC发展计划(1996-1998年)。荷兰、英、法、瑞典等国参加研究，欧洲在市场分析、系统开发以及内部改质型机组的开发等方面取得进展。

②ARGE项目(1990年起计划10年内完成)。德、丹麦参加，并在内部改质型发电系统的开发上取得进展。

③MOLCARE。由意、西班牙参加，并在外部改质型发电系统开发上取得进展。

韩国从1993年起开始开发MCFC，1997年以开发100千瓦外部改质型发电系统为目标，开始了第二阶段研究开发工作。

3.固体电解质型燃料电池(SOFC)

作为SOFC开发的基础科学离子学，其开发历史很长，日、美、德等国已有30多年的开发史。日本工业技术院电子技术综合研究所从1974年起就开始研究SOFC，1984年进行了500瓦发电试验(最大输出功率为1.2千瓦)。美国西屋公司从1960年起开始开发SOFC，1987年该公司与日本东京煤气、大阪煤气共同开发出3千瓦热自立型电池模块，在国内外掀起了开发SOFC的。

日本新阳光计划中，以产业技术综合开发机构(NEDO)，为首，从1989年起开始开发基础制造技术，对数百千瓦级发电机组进行测试。1992年起，富士电机综合研究所和三洋电机在共同研究开发数千瓦级平板型模块基础上，还组织了7个研究机构积极开发高性能、长寿命的SOFC材料及其基础技术。

除此之外，三菱重工神户造船所与中部电力合作，共同开发平板型SOFC，1996年创造了5千瓦级模块成功运行的先例。同时，在圆筒横缟型电池领域中，1995年三菱重工长崎造船所在电源开发共同研究中，采用圆筒横缟型电池，开发出10千瓦级模块，成功地进行了500小时试运行，之后又于1996年开发了2.5千瓦模块，并试运行1000小时。TOTO与九州电力共同开发全湿式圆筒纵缟型电池，1996年起，开始开发1千瓦级模块。同时，在日本以大学与国立研究所为首的许多研究机构在积极开发SOFC。

美国西屋公司在能源部的支持下，开始开发圆筒纵缟型电池。东京煤气和大阪煤气对25千瓦级发电及余热供暖系统进行的共同测试表明，截至1997年3月，已成功运行了约1.3万小时，其间已经过11次启动与停机，千小时单位电池的劣化率小于0.1％，可见其技术已非常成熟。西屋公司除计划在1998年与荷兰、丹麦共同进行100千瓦级模块运行外，为降低制造成本，还在研究开发湿式电池制造技术。美国Allied－signal、SOFCo、Z－tek等公司在开发平板型SOFC上取得进展，目前正对1千瓦级模块进行试运行。

在欧洲，德国西门子公司在开发采用合金系列分离器的平板型SOFC，1995年开发出10千瓦(利用氧化剂中的氧，若在空气中则为5千瓦)模块，1996年开发出7.2千瓦模块(利用氧化剂中的空气)。

奔驰汽车制造公司在开发陶瓷系列分离器式平板型SOFC上取得进展，1996年对2.2千瓦模块试运行6000小时。瑞士的萨尔泽尔公司在积极开发家庭用SOFC，目前已开发出1千瓦级模块。今后，德国还计划在特蒙德市进行7千瓦级发电及余热供暖系统现场测试。

在此基础研究上，以英、法、荷等国的大学和国立研究所为中心的研究机构，正在积极研究开发低温型(小于800℃)SOFC材料。

4.固体高分子型燃料电池(PEFC)

日本开发固体高分子膜的单位有旭化成、旭哨子、Japangore－tex等，开发改质器以及电极催化媒体的机构有田中贵金属、大阪煤气等。在开发汽车燃料电池方面，丰田制造出甲醇改质型燃料电池汽车(1997年)，同时三菱电机、马自达也在着手开发汽车燃料电池。

在供电及余热供暖系统方面，PEFC排热温度较低，为70℃左右，在热利用上有所限制，与其他类型燃料电池相比，目前只开发小型系统。东芝(30千瓦)、三洋电机(数千瓦)、三菱重工和东京煤气(5千瓦)、富士电机和关西电力(5千瓦)等公司在开发以天然气和甲醇为燃料的电池系统，同时，三洋电机在开发1千瓦级氢燃料便携式商品化电源，三菱重工在开发特殊用途(无人潜水艇用)燃料电池。

PEFC主要作为汽车动力电源在开发。但在汽车上燃料的搭载方式各种各样，有高压氢、液化氢和甲醇等。这些燃料各具长短，目前还未能确定最适方式。

德国奔驰与加拿大BPS在进行共同开发，它们开发的搭载氢燃料、小底盘汽车在试运行。除此之外它们还共同开发甲醇燃料电池汽车。若在降低成本、提高运行性能等方面再取得一些进展，电池汽车就有望走向市场。

美国克莱斯勒、通用、福特三公司协力合作，计划到2000年开发出输出50千瓦、输出密度1千瓦/公斤的燃料电池。另外，BMW、Rover和西门子三家公司也在开展共同开发。

第3篇

关键词：质子交换膜燃料电池；双极板；电极；催化剂

1质子交换膜燃料电池的结构及原理

按照电解质的不同可将燃料电池分为磷酸燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等五类。PEMFC单电池由质子交换膜、气体扩散电极、双极板等构成，图1是其结构与工作原理示意图。

PEMFC的基本工作过程如下：

（1）氢气通过双极板上的导气通道到达电池的阳极，氢分子在催化剂的作用下解离形成氢离子和电子；

（2）氢离子以水合质子H+（xH2O）的形式通过电解质膜到达阴极，电子在阳极侧积累；

（3）氧气通过双极板到达阴极后，氧分子在催化剂的作用下变成氧离子，阴、阳极间形成一个电势差；

（4）阳极和阴极通过外电路连接起来，在阳极积聚的电子就会通过外电路到达阴极，形成电流，对负载做功。同时，在阴极侧反应生成水；

（5）只要持续不断地提供反应气体，PEMFC就可以连续工作，对外提供电能。

2质子交换膜燃料电池的特点

（1）高效率。PEMFC以电化学方式进行能量转换，不存在燃烧过程，不受卡诺循环限制，其理论热效率可达85-90%，目前的实际效率大约是内燃机的两倍。传统动力源为了提高效率必须将负荷限制在很小范围内，而PEMFC几乎在全部负荷范围内均有很高效率。

（2）模块化。PEMFC在结构上具有模块化的特点，可根据不同动力需求组合安装，采用“搭积木”式的设计方法简化了不同规模电堆的设计制造过程。

（3）高可靠性。由于PEMFC电堆采用模块化的设计方法，结构简单，易于维护。一旦某个单电池发生故障，可自动采取适当屏蔽措施，只会使系统输出功率略有下降，而不会导致整个动力系统的瘫痪。

（4）燃料多样性。PEMFC动力系统既可以纯氢为燃料，也可以重整气为燃料。氢气的来源可以是电解水的产物，也可以是对汽油、柴油、二甲醚等化石类燃料重整的产物。氢气的存储方式可以是高压气罐、液氢、金属氢化物等。

（5）环境友好。当采用纯氢为燃料时，PEMFC的唯一产物是水，可以做到零排放。以重整气为燃料时，相对于内燃机而言，排放也极大降低。此外，PEMFC噪声水平也很低，各结构部件均可回收利用。3研究现状

3.1关键部件

电解质膜、双极板、催化剂及气体扩散电极是质子交换膜燃料电池的四大关键部件。

电解质膜是PEMFC的核心部件，它直接影响燃料电池的性能与寿命。1962年美国杜邦公司研制成功全氟磺酸型质子交换膜，1966年开始用于燃料电池，其商业型号为Nafion，至今仍广泛使用。但由于Nafion膜成本较高，各国科学家正在研究部分氟化或非氟质子交换膜。

双极板在PEMFC中起着支撑、集流、分割氧化剂与还原剂并引导气体在电池内电极表面流动的作用，目前广泛采用的是以石墨为材料，在其上加工出引导气体流动的流场，基本流场形式有蛇形、平行、交指及网格状等。

铂基催化剂是目前性能最好的电极催化剂，为提高利用率，铂以纳米级颗粒形式高分散地担载到导电、抗腐蚀的担体上，目前广泛采用的担体为乙炔炭黑，比表面积约为250m2/g，平均粒径为30nm。

PEMFC的气体扩散电极由两层构成，一层为起支撑作用的扩散层，另一层为电化学反应进行的场所催化层。扩散层一般选用炭材如石墨化炭纸或炭布制备，应具备高孔隙率和适宜的孔分布，不产生腐蚀或降解。根据制备工艺和厚度不同，催化层分为厚层憎水、薄层亲水及超薄三种类型。

3.2测控系统

PEMFC的工作性能受多种因素（温度、压力等）的影响，为确保PEMFC正常运行，提高其可靠性和有效性，就必须监测各个影响因素。即运用有效的措施来连续监测PEMFC运行的关键或重要状态，并对收集到的信息进行必要的分析和处理，以便做到故障预测和及时诊断，为PEMFC管理系统提供依据。目前，进行PEMFC测试系统相关方面研究的公司和机构众多，但仍没有制定出有关PEMFC测试的国际标准和相应的标准测试设备，不过已有实用的测试系统投入使用。加拿大Hydrogenics公司的燃料电池测试站（FCATS）、美国Arbin公司的集成燃料电池测试系统（FCTS）是其中的突出代表。

4质子交换膜燃料电池的应用

质子交换膜燃料电池是目前各种燃料电池中实用程度较高的一类。其优越性不仅限于能量转换效率高、工作温度低，还体现在其可在较大的电流密度下工作，适宜于较频繁启动的场合。因此世界各大汽车生产厂商一致看好其在汽车工业中的应用前景，PEMFC已成为现今燃料电池汽车动力的主要发展方向。目前，通用、丰田等世界上知名的汽车公司，都在积极开发以PEMFC系统为动力源的PEMFC电动车，曾先后推出各种类型的样车，并进行PEMFC电动车队的示范运行。PEMFC电动车以其优异的性能和环境污染很少等突出特点引起了人们的普遍关注，甚至被认为将是21世纪内燃机汽车最为有力的竞争者。

此外，在航空航天特别是无人飞行器领域，以及家庭电源、分散电站、移动电子设备电源、水下机器人及潜艇不依赖空气推进电源等方面也有广泛应用前景。

5质子交换膜燃料电池的发展趋势

在关键部件方面，围绕电解质膜、催化剂及双极板的研究方兴未艾。全氟型磺酸膜价格昂贵，开发非全氟的廉价质子交换膜是今后的研究方向。近年来，新型质子交换膜的的研究热点是开发能够在100℃以上使用的高温电解质膜。在催化剂方面，研制高性能抗CO中毒电极催化剂是最紧迫的任务，此外，还要寻找非贵金属氮化物或碳化物作为现有铂催化剂的替代。目前广泛使用的石墨板具有较好的耐腐蚀能力和较高的热导率，但成本较高，加工难度大，强度、电导率和可回收性均不如金属板。金属板目前急需解决的问题是表面处理，以提高其耐腐蚀能力。复合材料双极板则结合了纯石墨板和金属板的优点，具有耐腐蚀、体积小、质量轻、强度大及工艺性良好等特点，是未来发展的趋势。

在电堆方面，今后的研究重点将是使电堆中的电池单元的性能接近于单电池的性能，这就需要对电堆的结构进行优化，保证电堆中每一片电池单元的整个活性面积处于一致的操作环境，并优化水、热管理，改善电流密度分布的均匀性。

参考文献

第4篇

【论文摘要】:电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。

“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行简单评述。

1.分布式电源

当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。

1.1微型燃气轮机

微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。

1.2燃料电池

燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。

1.2.1燃料电池的工作原理

燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。

通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。

1.2.2性能和特点

燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统。

目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。

1.2.3技术关键和研究课题

燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。

2.大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第

2.1大功率电力电子器件的重大进展

电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第。

近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为电力研究前沿。

2.2灵活交流输电技术(FACTS)

灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。超级秘书网

传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。

第5篇

【论文摘要】:电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。

“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行简单评述。

1.分布式电源

当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。

1.1微型燃气轮机

微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。

1.2燃料电池

燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。

1.2.1燃料电池的工作原理

燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。

通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。

1.2.2性能和特点

燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统

目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。

1.2.3技术关键和研究课题

燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。2.大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第

2.1大功率电力电子器件的重大进展

电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第。

近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为电力研究前沿。

2.2灵活交流输电技术(FACTS)

灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。

第6篇

当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Micro??tur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。

1.1微型燃气轮机

微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。

1.2燃料电池

燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。

1.2.1燃料电池的工作原理

燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。

通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。

1.2.2性能和特点

燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统

目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。

1.2.3技术关键和研究课题

燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。论文百事通

2.大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第

2.1大功率电力电子器件的重大进展

电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第。

近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为电力研究前沿。新晨

2.2灵活交流输电技术(FACTS)

灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。

第7篇

论文关键词：新能源汽车，发展现状，发展趋势，经验总结

 

一、新能源汽车定义及分类

根据我国《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（包括太阳能汽车）、燃料电池汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。

二、国际新能源汽车发展态势分析

（一）发展环境分析

1．能源危机成为新能源汽车发展的动力。石油资源的日益枯竭和石油价格的巨幅波动，不仅对世界各国经济造成了重要影响，更引起各国汽车产业的深刻变革：大排量、高油耗的汽车不再受到大多数消费者的青睐，燃油节约型汽车逐渐成为汽车市场的主流。世界各国欲借发展新能源摆脱其对石油的依赖发展趋势，逐步形成了新的世界经济增长模式。

2．金融危机提供新能源汽车发展的机遇龙源期刊。全球金融危机的爆发给新能源汽车的产业化发展提供了新的机遇。为了摆脱经济低谷，拉动经济复苏，获得市场[1]竞争先机，并使自己在未来的产业竞争格局中占据有利位置，发展新能源汽车成为世界各大汽车企业共同的战略选择。

3．环境污染呼唤新能源汽车时代的到来。随着汽车产业的快速发展，汽车已经成为城市的污染源之一。汽车尾气主要成分是CO、HC、NOX和颗粒物等，在城市中心，交通排放的CO形成的污染物浓度占CO总浓度的90%～95%，HC和NOX占80%～90%，而这些排放物正是造成地球气候变暖的重要原因之一。

4．技术变革促进新能源汽车的研发和生产。除了常规的化石能源（煤、石油）以外，新能源与可再生能源（太阳能、风能、水能、生物能等）的开发和利用比例逐渐提高，并由此产生了相应的多种新技术。能源的多样化发展给汽车新技术的应用带来了无限可能，各类新能源汽车的研发和生产必然会将汽车产业领域延伸、拓展到更加广泛的产业范畴。

（二）发展特点分析

新能源汽车在全球刚刚起步，代表着汽车产业未来的发展方向。混合动力作为新型汽车能源动力技术共性平台发展趋势，继承了先进内燃机技术，结合了高效洁净的电力驱动方式，既充分利用现有燃料基础设施，又能包容各种代用燃料，已成为新型动力系统汽车产业化的典型代表，开始大规模产业化发展，其中插电式混合动力汽车越来越受到重视；纯电动汽车借助各种高新技术特别是新型动力电池技术的进步找到了新的发展机遇，开始进入市场，并有快速增长的趋势；燃料电池作为一种新兴能量转换装置，尽管目前还存在很多需要克服的技术障碍，但其作为新一代汽车能源动力系统的远期解决方案仍然被看好，各种资助和示范验证正在进行，真正进入市场将还有一个较长的时期；代用燃料汽车可以用天然气、液化石油气、生物柴油、合成燃料、醇类燃料、醚类等多种清洁替代能源，成为解决石油资源短缺的重要途径。

（三）发展战略比较

美国长期侧重降低石油依赖、确保能源安全的战略发展趋势，将发展新能源汽车作为交通领域实现根本上摆脱石油依赖的重要措施，并以法律法规的形式确定其战略定位。美国从20世纪80年代起在不同的阶段提出了不同的车用能源发展战略，克林顿时期以提高燃油经济性为目标，混合动力是其主要的技术解决方案；布什时期追求零排放和对石油的零依赖，氢燃料电池汽车是其主要的技术解决方案，后期还计划用10年时间实现20%的石油替代和节约，主要措施是使用生物质燃料；近期奥巴马大力发展电动汽车，实施了总额48亿美金的动力电池以及电动汽车的研发和产业化计划，其中40亿美金用于动力电池的研发。

日本长期坚持确保能源安全、提高产业竞争力的双重战略，通过制订国家目标引导新能源汽车产业的发展，同时高度重视技术创新龙源期刊。日本在2006年“新国家能源战略”中明确提出，通过改善和提高汽车燃油经济性标准、推进生物质燃料应用、促进电动汽车应用等途径，到2030年交通领域对石油的依赖能够降低20%。重视生物燃料和燃料电池等技术开发，拟在2011年单年度生产生物燃料5万千升发展趋势，计划在五年内斥资2090亿日元开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、车用电池，以及氢燃料电池科技。近期又将大力发展电动汽车作为低碳革命的重要内容，计划到2020年以电动汽车为主体的下一代汽车能够达到1350万辆。日本的混合动力汽车已形成产业化，丰田、本田、日产等日本厂商的混合动力汽车不仅在国内热销，在国际市场上也令其他国家厂商望其项背。

欧洲更加侧重于温室气体减排战略，将满足日益严格的二氧化碳排放限制要求作为发展新能源汽车的主要驱动力。欧洲新能源汽车发展的主要目标在早期以生物质燃料和天然气为主，在本世纪初期提出到2020年实现23%的石油替代，主要是生物质燃料、CNG以及氢燃料，但近期对于电动汽车给予高度关注。欧洲在发展电动汽车方面起步较晚，但是国家规划非常细致、系统，从基础研发做起，分阶段从研发产业化、基础设施方面给予统筹布局。2009年下半年德国的电动汽车计划以纯电动汽车为重点，分别提出了2015年、2020年的产业化和市场化的发展目标。

（四）产业政策分析

上世纪90年代以来，美日欧等国先后出台了一系列法律、规划、政策文件发展趋势，加强了对形成本国电动汽车产业的有效支持，主要体现在以下几方面：高度重视产业初创期的政策扶持；主要采用税收和补贴等政策支持措施；税收、补贴政策往往与油耗控制政策及尾气排放控制政策相结合；注重加强对降低整车重量的政策引导。2008年国际金融危机爆发以来，世界各国加强了对本国汽车产业的扶持力度，尤其是针对培育形成本国的新能源汽车产业出台了一系列扶持政策，关注点重在两个方面：大力支持先进电池等技术的研发和鼓励购买电动汽车。

2009年1月，韩国颁布“新增长动力规划及发展战略”，将绿色技术、尖端产业融合、高附加值服务等三大领域共17项新兴产业确定为新增长动力，在绿色运输系统方面，提出重点开发油电混合动力汽车等自主核心技术，实现关键零部件和材料国产化，2013年进入绿色汽车世界4强。2009年9月，美国“美国创新战略：推动可持续增长和高质量就业”，提出拨款20亿美元，支持汽车电池技术等的研发和配件产业的发展发展趋势，尽快生产出全球最轻便、最廉价和最大功效的汽车电池，使美国电动汽车、生物燃料和先进燃烧技术等站在世界前沿。

2009年4月1日，日本开始实施“绿色税制”，免除消费者在购买纯电动汽车、混合动力汽车、清洁柴油汽车时的多项税收，还提出在2009年11月后的一年时间里再提供2300亿日元左右的资金用于支持节能环保车型的补贴龙源期刊。2009年7月1日，美国政府提出了总额10亿美元的“汽车折价退款机制”——以旧换新补贴政策，计划为期一年；“美国创新战略：推动可持续增长和高质量就业”提出，为鼓励消费者购买电动汽车，美国政府将提供总额高达7500亿美元的税收抵免。英国政府在2010年度预算案中提出“绿色复苏”计划，其核心是挑选2～3个城市作为仅适用电动汽车的纯绿色城市，重点推动普及电动汽车；在全国范围内建立一个充电网络，保证电动汽车能在路边充电站及时充电；对放弃污染较高旧车、购买清洁能源车的消费者，提供每车2000英镑的补贴。

（五）发展趋势分析

在车用动力电池领域，混合动力和纯电动车用动力电池负责储存并为电动机提供电能发展趋势，其性能、成本和安全性很大程度上决定着混合动力汽车和纯电动汽车的发展进程。从当前的技术水平以及发展趋势来看，镍氢电池是目前应用最为广泛的车用动力电池，由于其技术成熟度和成本上的优势，在短期内仍将是混合动力汽车的首选动力。锂离子电池具有无记忆性、低自放电率、高比能量、高比功率、环保等诸多优点，应用前景较好，一旦成本问题得到解决，将成为纯电动汽车和插电式混合动力汽车的主要动力选择。

在车用驱动电机领域，永磁无刷电动机结构灵活、设计自由度大、性能较好，适合成为电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动，已经在混合动力轿车上进行较多应用，但是受永磁材料工艺影响和限制较大，而且控制系统复杂，造价很高；开关磁阻电动机调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，结构简单、维护修理容易、可靠性好、转速和效率高、调速范围宽、控制灵活发展趋势，如果其技术瓶颈（转矩波动大、噪声大、需要位置检测器、结构复杂性较大等）得到突破，将更适合电动汽车动力性能要求，被视为最具潜力的电动车电气驱动系统。

电子控制技术在新能源汽车中发挥着极其重要的作用，应用在汽车的各个领域，包括动力牵引系统控制、车辆行驶姿态控制、车身控制和信息传送。随着集成控制技术、计算机技术和网络技术的发展，汽车电子控制技术已明显向集成化、智能化和网络化三个主要方向发展。

三、国际新能源汽车发展经验总结

从国际经验看，各国政府都制定和实施了系统的激励性政策，在发展规划、关键技术研发投入、消费政策、环境标准、道路交通管理等方面，都为新能源汽车产业的发展提供了宽松的环境。

1．发展规划制定。美国、日本、韩国、欧盟等根据产业发展所处阶段的实际需要，制定分阶段、分类别发展规划，动态调整新能源汽车产业发展的扶持政策，使电动汽车产业顺利实现由政府推动过渡到市场推动。

2．基础研究资助。美国、日本、欧盟等地政府组织科研大攻关，协调全境范围内甚至全球范围内的政府机构、科研单位、汽车和燃料厂商，对未来新能源汽车技术进行大规模的基础研究发展趋势，并对新能源汽车的示范运行直接补贴龙源期刊。

3．财税政策激励。各国政府通过财税政策降低消费环节新能源汽车的购车成本和使用成本，从经济上激励消费者购买、使用新能源汽车，主要措施包括：购置税减免、返还以及直接补贴，许多欧盟国家基于燃油效率和环保性能制定车辆税费，针对消费者购置新型、清洁和高能效汽车给予税收减免；征收燃油税，欧盟实施高税率燃油税激励消费者选用节能环保的先进柴油车。

4．技术法规限制。美国、日本、欧盟等普遍采用强制性技术法规限制燃油消耗和尾气排放，并逐步提高技术标准，促使汽车生产商加大研发投入，生产新能源汽车。各国和地区的法规主要有：美国的CAFE标准和Tier标准、日本燃料经济性标准和尾气排放标准、欧洲自愿协议和欧盟尾气排放标准。

5．交通管理奖罚。为鼓励新能源汽车的发展，美国、日本、欧盟等地在交通管理措施中也有所体现，给予新能源汽车交通优先和停车免费等奖励，对高油耗、污染大的汽车采用惩罚性的措施。

参考文献

[1]陈柳钦.新能源汽车国际路线观察[J].决策，2010，(10).

[2]程广宇.国外新能源汽车产业政策分析及启示[J].中国科技投资，2010，(5).

[3]张进华.节能与新能源汽车发展战略的国际比较[J].环境保护，2010，(18).

第8篇

参考文献：

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[2]杨孝纶，刘晓康，汪斌.电动汽车技术发展趋势及前景[J].变频器世界.2007（07）.

[3]杨孝纶.电动汽车技术发展趋势及前景（下）[J].汽车科技.2008（01）.

[4]余群明，石小波，王雄波，杨振东.电动汽车技术（5）电动汽车电控系统发展现状及其趋势[J].大众用电.2008（05）.

[5]曹秉刚，张传伟，白志峰，李竟成.电动汽车技术进展和发展趋势[J].西安交通大学学报.2004（01）.

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[2].祝占元.电动汽车[M]・黄河水利出版社.2007，09

[3].高义民.现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车[M].机械工业出版社.2008

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[2]罗布·恩德勒，沈建苗.客户体验：特斯拉的取胜法宝[J].IT经理世界，2014，18：38-39.

第9篇

美国北卡罗莱纳州大学的迈克尔·迪基和同事将这种液体合金放置在一个注射器中，最终以线滴状挤缩出液体金属，每个液滴长度为1厘米，尽管该金属液滴属于液体，但仍能保持垂直状态。迪基指出，它们是液体意味着可以在金属液滴周围包裹像橡胶等其它材料，最终使金属液滴拉伸变形。这对于制造柔韧电子元件非常有用，目前，这支研究小组建造了一个塔状金属液滴结构，通过金属液滴的“皮肤”结合在一起。

以3D打印机喷嘴替代这个注射器，意味着人们可以3D打印制造包含金属丝的塑料制品。这种液态金属不同于液态水银，它没有毒性，因此可安全用于商业生产，然而这种液体金属成本并不低，大约是制造3D塑料物品的100倍。

编译/悠悠

蚯蚓粪便有温度记忆 可帮助预测气候变化

英国约克大学和雷丁大学的科学家发现预测气候变化的“金钥匙”就隐藏在蚯蚓的粪便中。根据他们的研究发现，蚯蚓粪便中的微小方解石颗粒能够保留对空气温度的“记忆”。这种“记忆”有助于科学家预测气候变化。

研究过程中，科学家将蚯蚓放置在不同温度环境下，而后对粪便进行检测。检测结果显示粪便中的微小方解石颗粒能够保留对空气温度的“记忆”。这也就意味着通过研究蚯蚓粪便的化石样本和测试粪便内方解石的残余温度，科学家便能了解地球气候在长达数千年时间里发生的变化。

方解石是一种类似白垩的物质，它们随温度发生的变化可用于预测未来的气候变化趋势。科学家在论文中指出，在蚯蚓排便时，粪便中微小的方解石颗粒会记录下与周围环境温度有关的信息。在将蚯蚓放置在不同温度环境下进行研究之后，科学家验证了这一点。

目前，研究人员正在年代可追溯到数千年前的考古遗址收集样本，将描绘出一幅展示过去气候的图画，同时预测未来的气候变化趋势。

编译/杨孝文

地球曾有两颗卫星另一颗“夭折”

美国加利福尼亚州大学圣克鲁斯分校的月球学家埃里克·阿斯哈格教授认为地球一度拥有两颗卫星，另一颗体积较小，诞生几百万年后便“夭折”。当时，这颗卫星与另一颗卫星相撞，最后香消玉殒。在英国皇家学会9月举行的一场与月球有关的会议上，阿斯哈格将解释他的双卫星理论。

阿斯哈格指出：“第二颗卫星只存在了几百万年，随后与另一颗卫星相撞。撞击之后，地球就只剩下一颗卫星，也就是我们今天看到的月球。这颗卫星“夭折”前一直以相同的速度环绕地球运行同时与地球保持相同的距离。随着时间的推移，它逐渐接近另一颗卫星，最后发生相撞。”阿斯哈格表示，他认为月球地貌应该是两颗卫星的撞击残余。较小卫星的体积据悉只有另一颗卫星的大约三十分之一。

地球及其卫星据悉诞生于太阳系出现后的3000万年至1.3亿年之间。太阳系在大约46亿年前形成。迄今为止，科学家共发现9颗所谓的“超级地球”。超级地球是指质量是地球1到10倍的行星。

编译/杨孝文

灭绝百年“食尸苍蝇”再现踪迹

“骨骼队长”曾是空中飞行最奇特的一种苍蝇，它们对于新鲜的动物尸体并不感兴趣，而倾向于腐烂已久的大型动物尸体。不同于多数苍蝇物种，它们在冬季初期活动频繁，从11月至1月，通常在黄昏之后觅食。

罗马智慧大学研究员皮耶尔费利波·切雷蒂称，这种苍蝇已从人们视线中消失很久，一个多世纪前它们就被宣布灭绝消失。过去几年，欧洲再次发现三只“骨骼队长”苍蝇。目前，切雷蒂和同事首次确定这种苍蝇是一种“新模式标本”，为了更好鉴别它们，他将对比所有“骨骼队长”苍蝇标本。这种苍蝇物种的学名为“Centrophlebomyia anthropophaga”，1798年首次发现于德国曼海姆地区，1830年一位科学家最早对它进行了描述，但是相关的描述仅是基于他的记忆。

这种苍蝇之所以被命名为“骨骼队长”是因为它们将骨骼突出高度腐烂的动物尸体作为自己的“家”，同时，发育之中的苍蝇能够上下跳跃，因此尸体上看上去充满了这种苍蝇的幼体。切雷蒂解释称，为了能够在尸体中跳跃，骨骼队长苍蝇必须将嘴巴和尾部连接在一起，收缩背部肌肉，向上猛冲。这种昆虫在100多年前曾一度被认为灭绝消失，现在又再次重现它们的踪迹。通常这种苍蝇倾向于较大的动物尸体，其中也包括人类尸体，还以腐烂蜗牛、啮齿动物为食，研究人员还使用死鱿鱼和鸟类尸体作为诱饵吸引它们。

编译/悠悠

尿液可充当燃料发电

英国的布里斯托尔机器人技术实验室的科学家找到了一种利用尿液充当燃料进行发电的方式，成功研制出世界上第一款采用这项技术的微生物燃料电池，进而让用尿液为手机充电成为现实。科学家表示虽然很多用户在面对这种燃料时会捏住鼻子，但尿液却是一种“终极废物”，有别于飘忽不定的风能或者太阳能。

研究参与者、布里斯托尔西英格兰大学的伊奥尼斯·伊洛普罗斯博士表示，这是世界上第一款利用尿液发电的微生物燃料电池。“在此之前，还没有一个人将尿液

作为燃料。这是一项令人兴奋的研究成果。将尿液这种终极废物充作燃料发电是一种非常环保的做法。有一种产品的供应是无限的，那就是我们的尿液。利用尿液这种燃料让微生物燃料电池发电，我们可以为三星手机充电。”

伊洛普罗斯是研制利用不寻常燃料的微生物燃料电池的专家。他说：“尿液型微生物燃料电池产生的电量足以让手机收发即时短信、上网冲浪和进行简短通话。”

编译/杨孝文

神奇材料可让土壤储水一年

墨西哥化学工程师塞尔吉奥·朱斯·里克·韦拉斯克研发了一种神奇材料，能够让土壤的储水时间达到一年。这种新材料名为“固体雨”，形态与糖类似，由一种被称之为“聚丙烯酸钾”的吸收性材料构成，所能吸收的水量是其体积的500倍。不久后，生活在干旱国家的农民便有望成为这项技术的受益者，利用这种粉末状水对抗旱情，提高粮食产量。

韦拉斯克发明的“固体雨”采用聚合材料，能够让土壤中储存的水在长达一年时间里不会蒸发。只有在水被作物根部吸收掉之后，农民才需再次为田地浇水。韦拉斯克最初的目的是寻找一种可用于尿不湿的吸收性材料，能够在面积很小的区域内吸收大量液体。很快，他就意识到这种基于肥的聚合物能够帮助解决墨西哥面临的干旱问题。

第10篇

石墨烯是已知度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料，使得石墨烯在能源、生物技术、电子及网络技术，航天航空和汽车工业等诸多领域展现出宽广的应用前景，因此被称作可以改变世界的“神奇材料”。

目前，市场生产的二维石墨烯粉体材料，主要来源于氧化石墨烯还原的方法，其合成成本高，工艺复杂、污染大。另外，上述方法合成的石墨烯通常受范德华力或悬键作用的影响，制成粉末样品后，易于堆积或团聚成石墨片，失去原有石墨烯材料的许多优良特性，因而使用前需分散于稳定剂中，浓度很低，故不利于石墨烯的广泛使用。此外，商用粉末样品的石墨烯比表面积通常小于100m2/g，大大降低了其使用性能，使得其在很多应用场合下存在一定的局限，难以实现产业应用需求。

石墨烯的三维化是一种能有效防止二维石墨烯之间团聚或堆叠的结构。它不仅保持石墨烯的本征特性，而且拥有独特的自支撑结构和多孔性。另外，它也能提供大的比表面积、高的机械强度和快速的电子和离子传输。因此，被认为是未来石墨烯材料发展的重要方向。

在石墨烯三维构造粉体制备技术方面，广西大学可再生能源材料协同创新中心沈培康教授团队经过多年的研究，发明了创新的石墨烯三维构造粉体的制备方法。该技术与传统石墨烯制备技术相比，具有合成工艺简单，原料来源广泛，成本低廉，可批量化生产。并且通过改变含碳聚合物的种类、金属离子浓度，造孔剂的量实现可控调节石墨烯三维构造粉体产品特性。此方法合成的石墨烯三维多级孔自掺杂（氮、磷、硼等）材料，具有其它碳材料包括商用石墨烯不具备的性质，如超高比表面积、高导电性、自掺杂、多级孔结构等。这些独特性能的石墨烯三维多级孔材料可广泛应用于燃料电池、二次电池和超级电容器等能源领域以及与高分子复合合成具有优异特性的功能性涂料和增强材料，用于电子业、航空航天、汽车制造等领域。

目前，在南宁高新区建有一条自主设计、产年15吨的石墨烯三维构造粉体材料生产线，开发出多种具有特色、性能卓越的石墨烯粉体材料下游应用产品，现已投放市场。在石墨烯产业发展规范方面，制定了5项涵盖石墨烯三维构造粉体材料名词、术语、生产装备、生产技术和检测方法的广西地方标准（为全国首个石墨烯系列标准，2017年1月1日正式生效）。

应用开发实例

一、锂离子动力电池

将石墨烯三维构造粉体材料作为导电添加剂制备出来的锂离子电池具有高功率、内阻低、发热少和循环寿命长的特点，该电池在5C高倍率充放电条件下使用，1万次以上循环容量保持率92.5%，电池自发热温度小于2℃，说明石墨烯在磷酸铁锂颗粒之间形成了有效的导电网络，充分发挥了磷酸铁锂正极材料大倍率下稳定耐用、循环寿命长的特点。

二、脂和调理剂

石墨烯作为助剂添加到油脂中，可大幅调高产品的综合性能如降低摩擦系数、提高极压性。在普通的油中添加1‰的石墨烯三维构造粉体材料，综合性能提高300%以上，调理剂和脂中添加了石墨烯三维构造粉体，有效增强了此类产品的性能。与德国FUCHS URETHYN E2脂相比，滴点从200℃提升到329℃；FUCHS脂的磨痕大于5mm，而改性后降低到0.40mm；体现了优异的耐水性和抗腐蚀性。

三、机械加工化学品

利用石墨烯三维构造粉体材料研发出高性能金属加工切削液和防锈油产品。与传统的产品相比，切削液的，冷却和防腐性能大幅提高，进而有利于提高金属的加工精度和减少磨具的耗损。防锈油在金属加工中间过程和产品存放期间，起防锈作用。添加石墨烯后，盐雾实验证明，防锈作用显著提高。

四、发动机冷却液

石墨烯三维构造粉体材料大幅提高传统冷却液的传热性能100%以上。此项产品除了产品的自身价值之外，对日后汽车发动机散热系统的轻量化设计和降低汽车油耗将起到很大的作用。

五、LED灯

添加石墨烯三维构造粉体材料作为散热材料，LED灯发热可以从90℃降低到70℃，延长了LED灯寿命。

六、功能性涂料

将石墨烯三维构造粉体加入涂料中，可以制得具有优异特殊性质的功能性涂料，主要特点为抗静电、高稳定性、高耐磨性、耐腐蚀等。

目前，此项石墨烯粉体材料规模化制备技术已实现量产，并有明确的下游应用方向，建立了从石墨烯生产原料、装备、生产、销售和下游工程应用的完整产业链。此技术涉及行业众多，这些行业全部加起来我们预测所需石墨烯粉体量将达万吨级。石墨烯的广泛应用将推动传统行业的升级换代，从而推动经济快速发展。

以上工作均依托广西大学可再生能源材料协同创新中心（2016年10月获批“广西电化学能源材料重点实验室培育基地”和“广西石墨烯工程技术中心（组建）”两个区级科研平台）开展。中心于2014年12月正式成立，中心现有办公和实验室面积5000m2，设有实验中心，小试基地和中试基地等。中心人员已发展到40人的团队（教职工14人），科研仪器总值超过8000万元人民币，拥有大批世界先进的大型测试仪器如：现场环境球差校正透射电子显微镜（全国首台）、场发射扫描电子显微镜、原位-高温X射线粉末衍射仪、拉曼光谱仪、同步热分析仪等精密贵重仪器。并都已验收并纳入国家设备共享系统开放使用，现已对外承接送样检测、表征等工作。

本中心定位以“面向应用的基础研究平台”为基本目标，主要研究领域包括石墨烯、燃料电池、二次电池、超级电容器、光/电水解等。本研究中心以“提升广西大学综合实力，推动广西区域经济发展，推进中国-东盟经济一体化，促进‘一带一路’经济发展”为导向，以建设国家重点实验室、打造国际一流能源材料研究中心为发展战略目标。

中心主任沈培康博士――广西大学教授、博士生导师，广西石墨烯研究院首席科学家。中国电化学委员会燃料电池分会主席，中国材料研究学会终身会员，广西石墨烯标准化技术委员会主任。主要专长包括燃料电池、超级电容器、和锂离子电池在内的能源材料和装置、纳米功能材料、微观电化学和石墨烯技术。先后承担国家重大科技项目、国家863项目、国家基金委-广东省联合项目、国家自然科学基金国际重大和联合基金项目及产学研等五十余项。迄今为止，共培养了29名博士研究生，59名硕士研究生和10名博士后。在能源材料领域核心专业期刊，如Chem. Rev.，J. Am. Chem. Soc.，Adv. Mater，Energy & Environ. Sci.等340余篇，累计ESI论文25篇，h-因子55。工作被广泛引用超万次。2016年获选全球高校能源科学与工程学科最具影响力的高被引150名学者之一，爱思唯尔中国高被引学者（能源领域）排名2014年第二名、2015年第三名和2016年第三名。受世界科技出版集团CRC Press和Springer邀请组织编写英文能源材料科技前沿著作4部。作为大会主席主办了6次国际电化学能源材料会议。申请和授权发明专利50余件。因在电化学能源领域做出的科学贡献，2013年获国家自然科学奖二等奖。

欢迎各界朋友前来洽谈合作！

联系方式

地址：广西南宁市大学东路100号广西大学西校园可再生能源材料协同创新中心。邮编：530004

第11篇

关键词：微网；燃料电池；管理模型

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.065

0 引言

能源是人类生存及发展基础。人类对能源的需求大幅增长，现如今能源危机威胁着人类的经济发展，大量煤电、火电等能源的使用产生大量的二氧化碳，导致温室效应，人类的生存环境受到威胁，纷纷转向可持续发展能源战略规划，开发利用分布式发电能源。新能源发电接入传统电力系统并达到规模应用，对于缓解能源紧张和抑制环境污染必将产生积极的意义。分布式电源指的是利用可再生能源独立发电的小型发电系统，包括风能、太阳能、小水电和燃气轮机等。光伏发电具有间歇性和不稳定性（季节性、时段性、瞬时突变性）特点，该特点会对大电网造成冲击。文献[1]风光互补发电系统在并网和独立运行下的能量供需平衡的检测和对电网的影响，蓄电池的充放电管理和市电、负载的控制要求。

1 微网的运行策略

微网的运行具有不稳定性，其不同于传统电网发电单元，微网能提高电网的供电可靠性、降低线路网损和环境污染，是配电网的有益补充[2]。

微网既可以孤岛运行，也可以与外部电网并网运行，微网在与电网并网运行，能量双向运行，其在不用的运行模式下需要采用不同的能量控制策略。

在离网运行中，当光伏微网的发电量大于负荷的需求，采用先给储能单元充电的等方式，储能的电量达到设定的需求，则根据时时电价将发电成本高的发电设备停止，保证光伏电网内部的正常运行。

当微网的时时发电量小于负荷的需求时，储能设备的高于设定值，则采用储能单元先放电，当储能单元低于设定值，启动报价高的分布式电源进行时时的供电。

当微网的发电量与负荷需求持平时，储能单元低于设定值，优先保证给储能单元充电。如果高于设定值，则根据电网报价，关闭运行成本高的发电设备。

2 微网能量管理模型

2.1 光伏电池能量管理模型

光伏电池的输出功率收到太阳照度，温度、太阳能电池板的倾斜度等问题的决定，在不同的情况下输出的功率也不相同，经过经验的总结，得到太阳能电池板的输出功率由如下公式表达[3]：

3 结论

与传统的大容量火力发电相比，微网与配电网之间存在能量的双向流动，本文主要分析了微网能量管理的基本原理和策略，从微网的可靠性和经济性考虑分布式电源的能量管理。能量平衡控制的基本原理及并网和独立运行模式下能量管理的基本策略。根据发电单元和储能单元的稳态特性，建立了发电单元和储能单元的能量管理模型。

参考文献：

[1]昝宝亮.风光互补发电系统的MPPT控制及能量管理研究[J].电子科技大学硕士论文，3-5.

第12篇

（一）供电系统的现状

通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能，从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。

（二）通信电源设备的更新换代

近年来，随着技术的进步，特别是功率器的更新换代，新型电磁材料的不断使用，功率变换技术的不断改进，控制方法的不断进步，以及相关学科的技术不断融合，通信电源在系统的可靠性、稳定性，电磁兼容性，消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。

（三）现行通信电源的电路模型和控制技术

目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路，半桥电路和全桥电路，各有优缺点。一般认为，在中、小功率场合，采用双单端电路或半桥电路是适宜的；在大功率场合则采用全桥变换电路。

二、通信电源发展趋势

（一）开关器件的发展趋势

电源技术的精髓是电能变换，即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中，开关电源在电源技术中占有重要地位，从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级，开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。

（二）通信直流电源产品的技术发展市场需求发展

在需求与技术的共同推动下，通信直流电源产品体现了如下的发展态势：

体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构；功率变换模式也将维持现有的高频开关模式，暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。

功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高，推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高，但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定，一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。

更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟，以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入，通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。

按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律，一般而言，技术的生命周期包含四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期，种种迹象表明，通信直流电源的核心技术，开关电源技术基本上开始步入成熟期：效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高，未来几年甚至十几年内，通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段，直至有一天，一种新的电源变换技术出现，通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展，就像开关稳压技术替代线性稳压技术，给电源带来了革命性的变化。

（三）通信用蓄电池技术研究的新进展

通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段，其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步，国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池，有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池，由于其材料、结构和技术上的先进性，在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。

[论文关键词]：通信电源通信网现状发展趋势

[论文摘要]：通信电源是向通信设备提供交直流电的电能源，是整个通信电信网的能量保证。通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的保护系统构成。通信电源系统的设备多，分布广，不仅单个电源设备的可靠性会影响系统的可靠性，电源系统的总体结构也会对自身的可靠性造成很大的影响。

一、通信电源的发展现状

（一）供电系统的现状

通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能，从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。

（二）通信电源设备的更新换代

近年来，随着技术的进步，特别是功率器的更新换代，新型电磁材料的不断使用，功率变换技术的不断改进，控制方法的不断进步，以及相关学科的技术不断融合，通信电源在系统的可靠性、稳定性，电磁兼容性，消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。

（三）现行通信电源的电路模型和控制技术

目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路，半桥电路和全桥电路，各有优缺点。一般认为，在中、小功率场合，采用双单端电路或半桥电路是适宜的；在大功率场合则采用全桥变换电路。

二、通信电源发展趋势

（一）开关器件的发展趋势

电源技术的精髓是电能变换，即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中，开关电源在电源技术中占有重要地位，从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级，开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。

（二）通信直流电源产品的技术发展市场需求发展

在需求与技术的共同推动下，通信直流电源产品体现了如下的发展态势：

体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构；功率变换模式也将维持现有的高频开关模式，暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。

功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高，推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高，但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定，一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。

更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟，以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入，通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。

按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律，一般而言，技术的生命周期包含四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期，种种迹象表明，通信直流电源的核心技术，开关电源技术基本上开始步入成熟期：效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高，未来几年甚至十几年内，通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段，直至有一天，一种新的电源变换技术出现，通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展，就像开关稳压技术替代线性稳压技术，给电源带来了革命性的变化。

（三）通信用蓄电池技术研究的新进展

通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段，其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步，国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池，有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池，由于其材料、结构和技术上的先进性，在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。

1．钒电池（VanadiumRedoxBattery）。钒电池（VRB）是一种电解值可以流动的电池，目前正在逐步进入商用化阶段。

2．燃料电池。燃料电池是一种化学电池，也是一种新型的发电装置，它所需的化学原料由外部供给，如氢氧燃料电池，只要外部供给氢和氧，经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用，就能产生0.9V电压的直流电能，同时产生大量的热能.

3．电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统，大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂，人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度，这对电源设备的监控管理提出了新的需求，保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时，数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势，数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.

4．通信电源的环保要求。环保问题，一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求，降低电源的输入谐波，不但可以改善电源对电网的负载特性，减少给电网带来严重污染的情况，还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面，是材料的可循环利用和环境的无污染，这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。

在通信电源开发、生产早期，人们主要集中研究电源的输出特性，较少考虑到电源的输入特性。例如：传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路，其输入电流呈脉冲状，导通角约为π/3，波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染，使电网波形失真，实际负荷能力降低，对于三相四线制的电网来说，还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。

参考文献：

[1]朱雄世，《通信电源的现状与展望》.

[2]《浅析全球通信电源技术发展趋势》.

[3]《通信直流电源发展趋势》.

[4]孙向阳、张树治，《国外通信用蓄电池技术研究的新进展》.

[5]《通信电源技术发展趋势及标准研究方向》.

[6]曾瑛，《浅谈通信电源》.

[7]王改娥、李克民，《谈我国通信电源的发展方向》.

[8]王改娥、李克民，《我国通信电源的发展回顾与展望》.

[9]侯福平，《UPS系统在通信网络中使用的特点及要求》.

[10]《全球通信电源技术发展呈现五大趋势》.

[11]《通信电源需求现状分析》.

[12]唐勇伟，《通信电源技术的发展》.

第13篇

关键词：汽车；新能源；节能技术；应用；研究

环境问题与交通问题是21世纪的两大全球性问题，目前，交通能源所带来的环境污染问题是迫切需要解决的问题，而能源转型是解决这一问题的根本途径。节能技术与汽车新能源受到了社会各界的普遍关注，经过近几年的不断发展，节能技术与汽车新能源也实现了结合，主要有以下几种：

1节能技术与汽车新能源的综合应用

1.1太阳能汽车

太阳能作为一种新型能源，在各个行业中得到了广泛的应用，是比较常见的。目前，汽车行业已经成功制造出了光电池，光电池是一种半导体元件，能够在光照射的条件下产生电动势，将太阳能转变为电能。太阳能汽车就是利用光电池作为驱动力的一种汽车。太阳能汽车可以使汽车排放量得到有效降低，从而可以减少对环境的污染，也可以使人们的生活质量得到逐步提高。随着经济的快速发展，科学技术的不断进步，太阳能汽车作为21世纪我国重点推崇的环保车型之一，正在逐渐发展成熟并步入正轨。

1.2氢动力汽车

氢动力汽车是使用氢燃料电池作为驱动力的一种汽车。氢动力汽车的车体内所采用的储气装置的性能非常好，在中空设计多层复合金属的同时，可以在氢气保持液态的条件下，使用氢气燃料作为驱动力，不仅不用扩大机械内部空间与体积，也不需要增加生产成本。若是这种技术能够发展成熟，氢动力汽车排放的是纯净水，因此其是一种在真正意义上实现零排放的汽车，具有储量丰富、无污染等优势。

1.3电动汽车

电动汽车(BEV)是一种将车载电源作为驱动力的汽车，其主要是利用电机驱动车轮进行行驶。电动汽车的结构简单合理，不会造成排气污染，其电动机发出的噪声相对来说是比较小的，因此，电动汽车对人体的伤害也比较小。电动汽车的关键所在是电动汽车电池，若电动汽车想要得到进一步地发展，就必须要使电动汽车电池生产技术得到进一步发展。但是，电动汽车电池的生产有三个要求，即高安全、高容量与低成本，这就导致了电池生产技术的进一步发展、完善有很大的难度。如果想使电动汽车得到普及，需要依靠蓄电池，目前人们比较看好的蓄电池主要有钾离子电池、氢镍电池以及钾聚合物电池等。此外，电动汽车的运转部件相对来说比较少，结构简单合理，也更容易保养和维修。

1.4混合动力汽车

混合动力汽车指的是将电动马达当作发动机的一种辅助动力驱动汽车。一般情况下，混合动力汽车上装有两个（含）以上的动力源，例如内燃发电机、燃料电池、蓄电池等。根据布置方式、控制策略、组成部件的不同，混合动力汽车有很多分类形式。第一，根据混合度的不同，可以将混合动力系统分为微混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统以及完全混合动力系统这四种；第二，按照混合动力驱动联结方式的不同，可以将混合动力系统分为以下三类：首先，并联式混合动力系统。这种混合动力系统中一般有两个驱动系统，即电机驱动系统与传统的内燃机系统，这两个系统既可以单独工作，也可以协调工作驱动汽车。其次，串联式混合动力系统。这种混合动力系统中，内燃机一般会直接带动发电机进行发电，发电机所产生的电能会经过控制单元传到电池之中，电池再将电能传输给电机，电机就会将电能转变为动能，变速机构在电能的驱动下，是汽车向前驱使。最后，混联式混合动力系统。这种混合动力系统的主要特征是电动机与内燃机中都有一套机械变速机构，这两套机械变速机构通过行星轮式结构、齿轮系结构进行结合，从而可以综合地调节电动机与内燃机间的转速关系。

1.5“可燃冰”

“可燃冰”是一种新的能源，“可燃冰”也被称为“固体瓦斯”、“天然气冰”，这是因为其在常温条件下可以释放出天然气。“可燃冰”是一种天然气水混合物晶体，其燃烧值比煤炭、石油高数倍。“可燃冰”作为煤与石油的替代能源，得到了普遍的认可，其具有巨大的开发价值，在交通中的应用也得到了社会各界的普遍关注。但是，“可燃冰”的开发难度比较大，在开发过程中稍有不慎便会引发事故，若是“可燃冰”开发技术发展成熟，这种新能源带来的价值将是不可估量的。

2节能技术与汽车新能源的重要性

自进入21世纪以来，随着汽车的普及，交通所带来的环境污染问题日趋严重，也成为目前亟待解决的一大难题。而解决这一难题的最根本途径就是实现能源转型。随着经济的发展，各国的汽车保有量呈现出日益增长的趋势，其中，发展中国家汽车保有量的增幅最大。相关专家学者预计，全球汽车保有量至2020年将突破12亿。IEA预计在未来的全球石油能源总消耗量中，交通方面消耗的将会占62%以上。使用量的不断增加使得国际油价日益提高，预计未来国际油价还会继续提高。交通能源在消耗过程中所产生的有害物质是温室气体的主要来源之一，也是导致局部污染的重要因素。因此，节能技术与汽车新能源的不断研究与发展对全球性的环境保护工作具有非常重要的意义。

3节能技术及汽车新能源开发与传统汽车之间的关系

发展过程也是一个不断进化的过程，无论是哪行哪业，想要得到发展就必须有所改变，汽车行业也不例外。传统汽车是节能汽车的前身，对汽车新能源与节能技术有着非常大的影响。我国对节能技术与汽车新能源的研究起步较晚，在对重要零件的研发方面较为落后。对传统汽车进行不断改进，实现节能、减排，是当前我国汽车行业的主要发展方向。因此，不仅要研发节能技术与汽车新能源，还应不断对传统汽车进行改进，将创新与改革融合起来进行发展，才能在真正意义上实现传统汽车行业与现代汽车产业的共同进化。此外，还应该加大对知识产权的保护力度，鼓励支持国内企业在海外购买专利或注册专利，为我国在未来汽车行业走向方面争取发言权。节能技术及汽车新能源开发与传统汽车之间是相互依存的关系。

4结语

综上所述，能源转型是解决交通污染问题的根本途径，因此，应当不断改进传统汽车、创新节能技术、开发汽车新能源，以此来推动绿色交通的发展。

作者:熊安胜 单位:湖北咸宁职业技术学院

参考文献：

[1]欧阳明高.我国节能与新能源汽车技术发展战略与对策[J].中国科技产业，2006，02：8~13.

[2]杨忠敏，王兆华，宿丽霞.基于模块化的节能新能源汽车技术集成路径研究——以奇瑞为例[J].科技进步与对策，2011，18：60~64.

第14篇

全国政协常委、清华大学学术委员会副主任，中国电动汽车百人会执行副理事长。

长期从事节能与新能源汽车研究，多次获国家及国际技术成果与成就奖。先后担任“十一五”863《节能与新能源汽车》重大项目和“十二五”《电动汽车》重点科技专项总体专家组组长，申美《电动汽车》合作研究联盟申方首席科学家。

2016年是“十二五”电动汽车重点专项的结束年，也是“十三五”国家《新能源汽车》重点专项的启动年，目前第一批项目已经正式启动，第二批项目指南已经发出。2016年还了节能新能源汽车技术路线图，对“十四五”、“十五五”都进行了展望。我分三个时间尺度，从三个方面来谈。

一、过去五年来新能源汽车“纯电驱动”技术路线与技术进展

2016年从国内来看，是电动汽车的技术质量提升年，电动汽车行业的发展特征是技术质量提升、政策结构调整、产业理性增长。

从全球范围看，2016年是纯电驱动技术转型的标志年。理由有三点：第一，2015年，中国新能源汽车在全球占比第一，N量超过全球50%以上，在国际上引起了强烈反响，无论是政府还是厂家，都感受到了来自中国率先发力的挑战。第二，更值得注意的是，2016年国际上各大汽车厂商的技术转型。如德国大众，2016年朝纯电驱动转型非常激进，日本丰田年底也在调整技术路线，加强了对纯电驱动的转型。第三，从学术和技术的层面来看，电动汽车锂离子动力电池的技术进步超出预期。众所周知，锂离子电池发明至今只有2。年，锂离子动力电池在电动车上的真正使用还不到10年，2007年第一次在日产凌风上开始使用。可见动力电池的进步非常迅猛。2016年以来，大家可能常会有各种各样关于锂离子电池进步的消息，尽管其中有炒作存在，但实际发展中也不乏技术发展的因素。有的论文里面提到了部分技术，但容易被说成是产品，实际上从理论到产品的距离还是比较远的。在部分报道中的确有夸大的成分，但是同时也要看到，其中的技术潜力确实很大。

以前主流的观点认为，纯电动车跟其他类型电动汽车相比，从性价比来看，其优势主要体现在100到150公里的里程范围，现在随着锂离子电池技术进步，大概提高了一倍，即在300公里的范围内，仍然在性价比方面有着优势的。如果不讲性价比，光靠增加电池，当然可以有更大的里程范围，对于乘用车而言，其主要的限制在于车辆的容积。从技术上来看，在单位重量、单位体积下储存的能量越来越多，成本越来越低，这才能体现出电动汽车的水平和技术。如果只考虑电动汽车的行驶里程，不考虑电池的比能量、车辆的价格等限定条件，是没有技术进步意义的。

纯电驱动技术路线的确立背景在2009年开始提出，正式于2012年，中间经历了比较长的时间，也经过高层很多探讨，最后确定重点发展纯电驱动的电动汽车，包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池电动汽车。2012年3月，科技部“十二五”《电动汽车科技发展规划》正式提出确立“纯电驱动”技术转型战略，《节能与新能源汽车产业发展规划2012-2020》中再次确认了这一战略。纯电驱动真正实现产业化是2014年，当年真正形成了新能源汽车产业化元年，到2015年，新能源汽车的发展实现了爆发式增长，也是电动汽车的比较粗放式的发展年，2016年电动汽车的发展逐步趋于理性，总体来看，走到今天，我国电动汽车的发展在国际上取得了一定位置。

纯电驱动的战略目标是通过纯电动的率先产业化带动各种类型电动汽车的全面发展。对于混合动力来说，传统的汽车强国、汽车大公司比我们更具优势，丰田的路线就是先做混合动力，再做插电混合和燃料电池。而我国是从纯电动开始发展，从车厂的角度来看，混合动力的技术难度更大。我国率先发展纯电驱动，带动电池产业的发展达到了世界前列，电池产业规模达到世界第一，总体水平位列国际前三，在产业链的完整度上也是处于世界第一的水平，我国的动力电池产业链，尤其是电池材料，如正负极材料，在国际市场上的占有率也是第一。《焦点访谈》曾提到企业贝特瑞，其负极材料技术水平和市场占有率，都已经走在世界前列。在此基础上，我们以纯电动力系统（电池、电机、电控）为基础平台，再发展混合动力和燃料电池就比较顺利。目前我国从纯电往插电方向的发展，取得了比较好的进展，比亚迪秦、唐，上汽荣威550，以及马上出来的广汽G-MC串并联的混合动力，无论是发动机方面，还是混合动力装置上，都取得了突破。与此同时，燃料电池与动力电池深度混合的燃料电池汽车也取得了较好的进展，下一步也会出现具有国际竞争力的常规深度混合动力。这是一个渐进的发展过程，这种发展方式就避免了电动汽车产业发展初期跟国外厂家在传统车尤其在发动机以及发动机机电耦合装置等方面的直接竞争。发动机和变速器是我国汽车产业的弱项，有效的回避弱项竞争，有利于我国电动汽车产业的发展，有利于实现到2020年之后，我国企业与国外企业能够全方位齐头并进、同步竞争。

目前，我国自主品牌的燃油轿车发展速度也非常快，已经快要占据半壁江山，大家对自主品牌的看法也发生了改变，我国自主品牌的轿车与其他品牌的汽车如德系、日系等，在市场占有率上已经拉开一定差距。综合考虑以上情况，再经过五年左右，我国自主品牌节能与新能源汽车将会上一个大的台阶。

现阶段，我国电动汽车的发展也存在一系列挑战与问题，例如在充电基础设施目前仍然和整车的进度不相匹配。主要体现在几个方面：

一是新旧国标的转换进展缓慢。上届百人会年会专门提到过。新国标在2015年底，但是这一年进展不大，根据企业的测试，新国标的车型充电遇到很大困难。近期国家能源局文件，要求从2017年1月1日起，新车必须按照新国标执行，截止到年底，旧的标准必须要更新。

二是互联互通方面。目前现有的充电服务平台较多，不同平台之间交换信息还比较困难。

三是充电安全问题，包括功能安全、信息安全、设备安全等。安全是电动汽车百人会2016年的核心议题。目前在电池安全方面，已经取得了较大进展，但是充电安全方面，由于涉及的问题太多，包括设备、消防、信息等多个方面。包括最近发生的关于国网的APP信息安全方面的问题，也暴露出充电方面存在的一些问题。

四是公共充电基础设施布局不合理。主要体现在两个方面，一是需要充电的车找不到地方充，二是已有的充电设施利用率还不高。据统计，某厂家在北京的充电设施，有接近一半不能用，不是设备存在问题、就是不对外服务。

五是现有电动车对充电技术要求越来越高，快充的相关设施已无法跟上其发展，如比亚迪的交流快充，直接用电机的逆变器做交流电充，但是交流充电桩的电缆线不行，到了极限很容易发热。除此之外，还有充储一体化，不仅可以充电，还可以往电网回馈电，这种形式现有的充电设施也难以适应。

二、今后五年新能源汽车电动化、轻量化与智能化发展目标

“十三五”的技术战略是纯电驱动技术升级战略，具体是“三化”：电动化、轻量化、智能化。2016年智能化是热议话题。目前国家没有设置智能汽车专项，智能化放在“十三五”《新能源汽车》重点专项中，将以前的电控变成了智能化。轻量化也是今后的发展重点。在电动汽车发展初期，考虑到市场因素，其研发重点主要在于动力系统的改变，对于整车方面着力不多。下一步将从整车的角度强调轻量化和智能化。这两方面工作虽然开始时间还不长，但也取得了一些进展，例如，12米的大客车，以前一般是在12、13吨，现在最轻的可以做到8.7吨。

电动化方面，今后五年的目标是进一步让全新正向开发的电动汽车，尤其是纯电动汽车具备商业竞争力。政策角度上，随着补贴的逐渐退坡，未来将实行新能源积分制度；在技术角度，未来将要以有商业竞争力为开发目标。所谓的商业竞争力，就是家用主流A级轿车，在性能价格比上与燃油车竞争。目前全世界都在朝这个方向努力，如特斯拉Mode13、通用Bolt，其发展目标都是续驶里程达到350公里左右的具有性价比的电动轿车。要满足这个要求，电池必须降低重量、降低体积，降低成本，因此电池的比能量必须大幅提高，达到300-350瓦时每公斤，这是下一步攻关的目标。从而实现消费者能够按照性价比来买车，而不是补贴。

目前我国电池成本每年大约能够下降百分之十几到二十，五年前约是5.5块钱到6块钱，2015年平均价格在2.5元左右，2016年估计在2.2块钱左右，考虑到大量的电动汽车是大客车，其电池价格相对会比较高一些。现在国内开发中的电动轿车，最低的系统成本是在1.3元每瓦时，单体成本在一块钱左右。美国通用Bolt电动汽车，单体成本为150美元一个千瓦时。对于我国来说，1.3元每瓦时的电池系统成本目前在行业内无法普遍做到，但是按照现在2.2块钱，逐年减少10%到20%，到2020年1.3块钱是系统价格非常普遍的，加上循环再利用做到1块钱以内希望很大，也就是说，一千瓦时电池一千块钱人民币之内，是可以做到的。

对于A级轿车来说，现在一百公里约耗电约15度，2020年的目标希望在12度电以内，接近10度电一百公里。要实现这个目标，就需要通过整车的轻量化和整个驱动系统和充电的效率优化来降低电耗。目前电耗的降低空间还很大。如果能够实现上述目标，一百公里的成本约在一万块钱，如果电池能达到300公里就是三万块钱，考虑到使用周期内省电和维修省钱，将具有商业竞争力。这是电动化下一步最大的目标。

电池要突破，首先电池材料要突破。目前我国企业贝特瑞生产的面向300瓦时每公斤电池的硅碳负极材料，已经应用到日本松下的电池上，并配套特斯拉电动汽车。我们精进电动的12000转的高比功率高速电机已经批量出口到美国克莱斯勒，装在它的插电式混合动力车上，最近还获得了美国的一个产品大奖。

三、电动汽车长期发展技术路线图展望

从2015-2030的中长期尺度来看，从“十三五”的“三化”，即电动化、轻量化、智能化，要扩大到“六化”，主要体现在以下几个方面：

第一化，电动化跟能源低碳化结合。电动化如果不跟能源低碳化结合的话，电动车可能无法做到很低碳。低碳的关键在于电的来源要朝可再生能源发展，现在有智能电网规划、能源互联网规划和氢能发展规划。所以我们电动化这一块跟能源结合得很紧密，往能源纵向整合，电动化跟能源低碳化相结合。

在结合的过程中，将会有更先进的电池出现。石墨烯是2016年电池方面的热点，到目前为止，还没有真正意义的石墨烯电池，但是相关的研究很多，最令国人振奋的是最近华为的电池技术突破。华为的电池有三个技术。第一个技术是防止电解液热分解的添加剂技术，第二个技术是提高正极材料的热稳定技术，第三个技术是用石墨烯来提高电池的散热能力。华为利用了石墨烯的高导热性用于电池的迅速散热。高温衰减是电池衰减的重要原因，华为的这三个技术都是围绕热来做的，能让电池使用温度提高10度，电池寿命大幅提高。对于目前的动力电池来说，石墨烯起到的作用像味精一样，是做添加的，而不是主体材料。技术是无止境的，现在学术领域都在探讨石墨烯的应用，将来会出现什么突破，现在无法断言，目前只对现有的技术做一个评估。

电动化和能源低碳化的结合在充电方面也需要进行变革。电动化和低碳化的结合将实现能源的双向流动，充电不仅仅是充电，电能既可以从电网到电动车，也可以从电动车到电网中。这就要求在充电技术上进行突破，这也是百人会要探讨的，充电技术的路线图该怎么定。

第二个，轻量化和制造的生态化结合。轻量化不仅仅是把东西做轻，其注重的是电动汽车乃至整个汽车工业制造角度的大变革。这和工信部推进的工业4.0智能制造专项紧密相关。将来的销售模式是网上个性化定制、网上下订单。在制造方面，增材制造3D打印会发挥重要作用，如果用了碳纤维之后，以前几大工艺都要变革，材料需要再循环，这些都是下一步需要发展的，现在在这方面还仅仅是起步，而且重度还不够。

第15篇

教学内容分析

本节内容选自人教版高中《化学》选修4第四章第二节,是一节化学研究性学习成果展示课。力求通过对各种化学电池反应原理的研究性学习,让学生自行设计反应实验,体验创新实践的喜悦,加深学生对原电池反应原理的认识。

教学对象分析

学生已有氧化还原反应、金属活动性、电解质溶液、电学及PPT制作方法等知识基础;具备一定的讨论分析、归纳总结和实验探究能力和利用多媒体合作交流的能力。但学生对于化学电源工作原理的理解和利用多媒体整合并展示信息的能力还有不足。

教学目标

知识与技能目标:复习原电池的化学原理,掌握形成原电池的基本条件;了解常见电池的分类、基本构造、反应原理及应用、优点及适用范围;学会利用海河家园网及海河课廊网络平台进行互动学习。

过程与方法目标:利用各种信息技术实现研究性学习目的;借助多网络平台对研究成果进行汇报。

情感态度与价值观目标:通过学习各类电池的实际应用,感受化学给人类带来的进步和文明;通过了解废旧电池对环境的危害,树立环保意识;通过网络互助学习,体验多媒体对教学的辅助作用,由被动学习向自主学习转变。

教学重、难点

重点:一次电源、二次电源、燃料电池的反应原理、性能及其应用;电池的污染与环境保护。

难点:化学电池的反应原理及电极式的书写。

教学策略选择与设计

教学方法与策略选择――师生共同探究式(如图1)。

教学过程

1.知识回顾,情境导入

教师活动:复习原电池原理,播放学生制作果蔬电池视频,提升学生对本课教学内容的关注。讲解化学电源是利用原电池原理发明的一种产品,引导学生开展探究性学习。

学生活动:讲解Flas,复习上节课原电池原理(如图2)。播放并讲述由研究性学习小组自己设计并制作的果蔬电池实验视频(如图3)。

2.课题研究,成果分享

教师活动:课前将学生分为研究性学习小组,课上各小组进行部分成果分享。教师对各小组的汇报给予点评。

学生活动:对本组学习成果进行汇报。

第一组介绍解剖锌锰干电池实验(如图4),使同学们从实物内部构造上认识干电池―― 一次电源,使学生由依赖书本的学习转向学会利用资源学习。

第二组利用Flash介绍简易铅蓄电池原理,播放并讲解实验视频(如图5)。该组学生还到我市滨海新区统一蓄电池公司参观学习,课上播放培训部王主任为学生讲解蓄电池原理(如图6)和参观生产车间的录像。让同学们深入了解电池的生产过程及工作原理,使学生由局限于校内的学习转向超越学校围墙的学习。

第三小组利用网上相关资源,包括视频、Flash、图片等制作PPT,为同学们讲解《大有发展的燃料电池》(如图7)。并且走访天津大学国家重点实验室,了解燃料电池前沿科技,参观王宇新教授承担的燃料电池实验室,聆听苏荣欣博士讲解原理,使学生由记忆式的学习转向意义构建的研究性学习。

第四小组搜集了大量关于化学电源的污染与回收利用的信息,自制PPT,提出防治污染和资源重复利用的环保新主张。

3.合作探究,答疑解惑

教师活动:课前及时将学生研究性学习的成果和收集的相关资料上传到海河课廊网自主学习平台,以方便学生课后登录网站自主浏览学习。课上学生对研究性学习的重点和亮点进行简要介绍后,教师带领学生登录海河课廊网,进入《化学电源研究性学习》课程,让学生浏览成果里有关电极式的书写,并且就问题进行在线提问,在学生自主学习的同时,教师在线对难点问题进行重点讲解和答疑,并对设计问题进行反馈。

学生活动:浏览课程简介,下载课程讲义,交流学习各小组上传的视频、动画模拟演示等资料。开展小组讨论,将疑难问题上传到网上,与教师实现网络互动,并倾听教师对难点知识的讲解,完成学案反馈练习。

4.归纳小结,感知升华

教师活动:教师实物投影学生学案内容,并在交互式电子白板上列表与学生小结本节知识,利用思维导图软件对本节课的知识绘制网络体系。

学生活动:书写反馈学案,小结本节知识,学习思维导图制作。课上对本小组研究的专题绘制思维导图,上传到海河课廊网,教师利用交互电子白板进行纠正和点评,由学生针对各学习小组的学习成果和表现,在海河家园网上投票(如图9)。

5.作业布置,拓展延伸

利用网上“我的课程”板块,根据学生不同需求布置个性化作业,学生课下在线提交,教师在线批阅,及时反馈,实现师生网络互动。同时布置拓展性和延伸性学习内容,并将论文以日志形式在海河家园网上进行分享交流。

教学反思

随着网络技术的进步,教育信息的传递向网络化、智能化迅猛发展。因此,积极适应网络时代的变革,提高教学过程的交互性,构建起一种既能发挥教师的主导作用,又能充分体现学生主体作用的新型网络教学模式已经成为教师教学研究的方向和重点。

本节教学属于原理性知识,若按常规教学以讲为主,学生会感到枯燥、乏味,化学电源的电极反应难以记忆。将本节内容设计为研究性学习课程,课前指导学生借助海河家园网和海河课廊的开放学习平台,对本节课进行研究性学习,成立研究性学习小组,让学生自主选择课题,收集资料,在教师的指导下自行设计实验,录制视频,将成果资料在平台内进行交流分享,充分发挥学生的主体作用,进而提高学生的阅读能力、思维能力、分析能力、团结合作能力、归纳能力、总结能力。

通过展示实物、照片、图表、视频等手段增加授课内容的信息量。一方面以小组形式开展课前研究性学习,提高学生之间合作学习、实验探究的综合分析能力、实验操作能力及语言表达能力;另一方面,利用网络平台增强学生的参与度,结合学习内容,在海河课廊网上布置延续性研究课题,对学生进行辅导,及时反馈研究成果,充分展示学生的多媒体应用水平,激发了学生的学习兴趣。

采用多种评价方式对学习效果进行反馈,通过家园网,让学生对其他同学在活动过程中参与意识、合作精神、探究能力、分析问题的思路、知识的理解和认知水平以及表达交流技能等方面的表现和活动成果进行投票,并对自身进行了全方位的自我评价,以达到学生自我激励的教学目的。

总之,新课程理念下的研究性学习需要网络作为教师与学生的交流学习平台,应用多媒体信息技术,能够支撑扩展教学内容,提高课堂效率,实现课前、课堂、课后三者的整合和延伸。

点评

《化学电源》是一节研究性学习成果展示课,生成性资源体现了化学学科的特色、高中新课改的方向,是一次精彩的化学课堂展示。

该课是基于网络自主学习平台的研究课,课前学生研究、录制视频、上传资源,课中展示成果、师生研讨,指导学生自制思维导图梳理知识及进行课堂小结,课后网络延伸,让学生体验到了网络自学、同伴互助交流的乐趣。交互式电子白板展示学生制作果蔬电池的过程、讲解切割电池各部分结构等,可以边解说边展示,使学生对电池有感性认识。课件展现原电池工作原理电子流动的过程,生动形象。该课不仅体现化学学科特色,呈现化学实验,而且让学生跨出学校围墙学习,亲密接触化学电源的制作过程和原理。让学生课下借助海河家园网及海河课廊网的自主学习平台,上传材料、调查交流,体现了信息技术与化学课程整合的理念,信息整合、实验探究、研究整理、成果交流、研讨论证等一系列环节激发学生学习兴趣,培养了他们的实践探究能力。