基于铝/水制氢-燃料电池发电的生命周期评价及基础实验研究
发布时间：2021-02-17 06:21
由于能源危机和环境污染问题日益加剧,当前世界能源系统正处于快速转变过程。氢能作为一种理想清洁能源,其产业化应用发展受到了高度重视。铝/水反应制氢是以金属铝为氢能载体的清洁制氢技术,通过铝/水反应制氢系统与质子交换膜燃料电池氢能转化系统联合发电,可建立氢能从产生到转化利用的高效技术路线。将铝/水制氢-燃料电池发电系统产生的电能应用于汽车驱动系统,可有效缓解传统燃油车使用过程造成的交通能耗和环境污染问题。本文首先针对铝能源的氢能转化应用技术路线进行理论研究,采用生命周期评价方法,构筑了从油井到车轮的铝能源氢能转化车用技术路线。基于能量的转化和利用途径,研究通过目标与系统边界搭建、清单收集、影响评价、结果解释等评价步骤,分析了铝能源氢能转化、纯电动、燃油三类车用能源应用技术路线的整体能耗和环境效益。结果表明,以金属铝为原料的车用技术路线在油井到车轮全部阶段的基础能耗适中,环境效益表现优秀。当制氢系统氢氧化钠的投入比例下降时,系统整体能耗和环境效益将进一步被优化。随着新型车用能源利用技术成熟和中国电力结构优化,未来纯电动车型以及其他新型车型,如基于铝能源转化的燃料电池车型,将有望替代传统燃油车...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 金属制氢技术研究进展
1.2.1 铝/水反应原理
1.2.2 铝/水反应优化方法
1.3 氢能应用研究及评价方法
1.3.1 氢燃料电池
1.3.2 铝/水制氢系统与氢氧燃料电池耦合研究
1.3.3 氢能应用过程的环境效益评价
1.4 研究工作
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.4.3 章节安排
2 生命周期评价方法
2.1 生命周期评价基本概念
2.2 生命周期评价执行过程
2.2.1 目标和范围确定
2.2.2 清单分析
2.2.3 影响评价
2.2.4 结果解释
2.3 生命周期评价软件
2.4 生命周期评价局限性及前瞻性
2.4.1 生命周期评价局限性
2.4.2 生命周期评价前瞻性
2.5 本文生命周期评价思路
3 铝及各类车用能源的生命周期系统构建及清单分析
3.1 铝能源车用技术路线生命周期评价
3.1.1 目标和系统边界划分
3.1.2 清单分析
3.2 纯电动车用技术路线生命周期评价
3.2.1 目标和系统边界划分
3.2.2 清单分析
3.3 燃油车用技术路线生命周期评价
3.3.1 目标和系统边界划分
3.3.2 清单分析
3.4 本章小结
4 各类车用技术路线的影响评价及结果解释
4.1 车用技术路线的影响因子评价类型
4.2 车用技术路线影响评价特征化分析
4.2.1 基础能耗评价结果
4.2.2 环境影响潜值评价结果
4.3 车用技术路线影响评价的归化和加权分析
4.3.1 影响评价结果归一化
4.3.2 影响评价结果加权分析
4.4 结果解释
4.4.1 影响评价数据分析
4.4.2 车用技术路线敏感性分析
4.4.3 改进建议
4.5 本章小结
5 金属铝转化为氢能的耦合实验分析
5.1 实验系统概述
5.1.1 实验目的
5.1.2 实验设计思路
5.1.3 实验装置
5.2 实验过程
5.2.1 产氢流量曲线匹配探究
5.2.2 燃料电池稳定氢气流量工况发电参数标定
5.2.3 耦合系统实验研究
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 本文创新点
6.3 建议与展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢燃料电池一体化后备电源系统[J]. 许鹏. 中国有线电视. 2019(01)
[2]制氢技术的生命周期评价研究进展[J]. 谢欣烁,杨卫娟,施伟,张圣胜,王智化,周俊虎. 化工进展. 2018(06)
[3]基于GaBi软件的钢铁工业球团工艺LCA生命周期评价[J]. 王倩,张玲玲,苍大强. 冶金能源. 2017(05)
[4]我国再生铝行业发展存在的问题及发展趋势[J]. 姜玉敬. 世界有色金属. 2017(08)
[5]质子交换膜燃料电池加湿技术研究[J]. 刘露萍. 中国设备工程. 2017(06)
[6]浅谈当前我国常规能源现状与未来新型能源发展[J]. 张建亮. 城市建设理论研究(电子版). 2017(02)
[7]电解水煤浆制氢技术研究进展[J]. 朱凌岳,王宝辉,吴红军. 化工进展. 2016(10)
[8]天然气制氢工艺现状及发展[J]. 朱宇. 化学工程与装备. 2016(07)
[9]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[10]铝作为能量载体利用的研究进展[J]. 杨卫娟,陈超,周志军,张天佑,刘建忠,周俊虎. 能源工程. 2014(06)
博士论文
[1]纯铝粉体与水反应产氢及其相关影响因素的研究[D]. 盖卫卓.上海大学 2013
硕士论文
[1]我国电解铝与再生铝生产的生命周期评价[D]. 张言璐.山东大学 2016
[2]质子交换膜燃料电池关键技术研究[D]. 彭跃进.西南交通大学 2016
[3]比亚迪E6纯电动汽车全生命周期评价[D]. 刘凯辉.福建农林大学 2016
[4]纯电动汽车与燃油汽车动力系统生命周期评价与分析[D]. 李娟.湖南大学 2015
[5]几种制氢方法的生命周期评价研究[D]. 李奕阳.西安建筑科技大学 2010
[6]多种车用能源与车辆的油井到车轮（WTW）评价研究[D]. 李宏刚.吉林大学 2006
本文编号：3037568
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 金属制氢技术研究进展
1.2.1 铝/水反应原理
1.2.2 铝/水反应优化方法
1.3 氢能应用研究及评价方法
1.3.1 氢燃料电池
1.3.2 铝/水制氢系统与氢氧燃料电池耦合研究
1.3.3 氢能应用过程的环境效益评价
1.4 研究工作
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.4.3 章节安排
2 生命周期评价方法
2.1 生命周期评价基本概念
2.2 生命周期评价执行过程
2.2.1 目标和范围确定
2.2.2 清单分析
2.2.3 影响评价
2.2.4 结果解释
2.3 生命周期评价软件
2.4 生命周期评价局限性及前瞻性
2.4.1 生命周期评价局限性
2.4.2 生命周期评价前瞻性
2.5 本文生命周期评价思路
3 铝及各类车用能源的生命周期系统构建及清单分析
3.1 铝能源车用技术路线生命周期评价
3.1.1 目标和系统边界划分
3.1.2 清单分析
3.2 纯电动车用技术路线生命周期评价
3.2.1 目标和系统边界划分
3.2.2 清单分析
3.3 燃油车用技术路线生命周期评价
3.3.1 目标和系统边界划分
3.3.2 清单分析
3.4 本章小结
4 各类车用技术路线的影响评价及结果解释
4.1 车用技术路线的影响因子评价类型
4.2 车用技术路线影响评价特征化分析
4.2.1 基础能耗评价结果
4.2.2 环境影响潜值评价结果
4.3 车用技术路线影响评价的归化和加权分析
4.3.1 影响评价结果归一化
4.3.2 影响评价结果加权分析
4.4 结果解释
4.4.1 影响评价数据分析
4.4.2 车用技术路线敏感性分析
4.4.3 改进建议
4.5 本章小结
5 金属铝转化为氢能的耦合实验分析
5.1 实验系统概述
5.1.1 实验目的
5.1.2 实验设计思路
5.1.3 实验装置
5.2 实验过程
5.2.1 产氢流量曲线匹配探究
5.2.2 燃料电池稳定氢气流量工况发电参数标定
5.2.3 耦合系统实验研究
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 本文创新点
6.3 建议与展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢燃料电池一体化后备电源系统[J]. 许鹏. 中国有线电视. 2019(01)
[2]制氢技术的生命周期评价研究进展[J]. 谢欣烁,杨卫娟,施伟,张圣胜,王智化,周俊虎. 化工进展. 2018(06)
[3]基于GaBi软件的钢铁工业球团工艺LCA生命周期评价[J]. 王倩,张玲玲,苍大强. 冶金能源. 2017(05)
[4]我国再生铝行业发展存在的问题及发展趋势[J]. 姜玉敬. 世界有色金属. 2017(08)
[5]质子交换膜燃料电池加湿技术研究[J]. 刘露萍. 中国设备工程. 2017(06)
[6]浅谈当前我国常规能源现状与未来新型能源发展[J]. 张建亮. 城市建设理论研究(电子版). 2017(02)
[7]电解水煤浆制氢技术研究进展[J]. 朱凌岳,王宝辉,吴红军. 化工进展. 2016(10)
[8]天然气制氢工艺现状及发展[J]. 朱宇. 化学工程与装备. 2016(07)
[9]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[10]铝作为能量载体利用的研究进展[J]. 杨卫娟,陈超,周志军,张天佑,刘建忠,周俊虎. 能源工程. 2014(06)
博士论文
[1]纯铝粉体与水反应产氢及其相关影响因素的研究[D]. 盖卫卓.上海大学 2013
硕士论文
[1]我国电解铝与再生铝生产的生命周期评价[D]. 张言璐.山东大学 2016
[2]质子交换膜燃料电池关键技术研究[D]. 彭跃进.西南交通大学 2016
[3]比亚迪E6纯电动汽车全生命周期评价[D]. 刘凯辉.福建农林大学 2016
[4]纯电动汽车与燃油汽车动力系统生命周期评价与分析[D]. 李娟.湖南大学 2015
[5]几种制氢方法的生命周期评价研究[D]. 李奕阳.西安建筑科技大学 2010
[6]多种车用能源与车辆的油井到车轮（WTW）评价研究[D]. 李宏刚.吉林大学 2006
本文编号：3037568
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3037568.html
