燃料電池電動(dòng)汽車

1、燃料電池電動(dòng)汽車,燃料電池電動(dòng)汽車歷史,利用氫和氧在燃料電池中的反應(yīng)發(fā)電的想法在160多年前就有了，直到現(xiàn)在人們還在千方百計(jì)實(shí)現(xiàn)它。1839年英國人威廉，羅伯特，格魯夫爵士就已發(fā)現(xiàn)氫和氧的逆電解反應(yīng)，這就是燃料電池的基本原理。物理學(xué)家認(rèn)為燃料電池的發(fā)明可與德國人尼古拉斯.奧古斯特.奧托發(fā)明的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相媲美。燃料電池?fù)碛衅渌麆?dòng)力系統(tǒng)沒有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生電能的過程不生產(chǎn)任何污染物，而且氫作為一種能源，盡管是以水這樣的化合物存在，但是取之不盡。這對(duì)于節(jié)約礦物資源并減少二氧化碳排放十分重要。 將燃料電池作為輔助動(dòng)力系統(tǒng)用于電動(dòng)汽車，這就是燃料電池電動(dòng)汽車。由于燃料電池產(chǎn)生的是電能，這就決定了它與電

2、動(dòng)汽車能量系統(tǒng)的耦合方式多為串聯(lián)方式。,燃料電池,燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它平時(shí)將燃料（如氫氣、甲醇等）和氧化劑（如氧氣）分別作為電池兩極的活性物質(zhì)保存在電池的本體之外，當(dāng)使用時(shí)連續(xù)通入電池體內(nèi)，使電池發(fā)電。燃料電池本體由質(zhì)子交換膜，膜電極，集流板三部分組成。,燃料電池實(shí)質(zhì)上是電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生器，它的燃料主要是氫氣。 反應(yīng)機(jī)理是將燃料中的化學(xué)能不經(jīng)燃燒而直接轉(zhuǎn)化為電能。電化反應(yīng)步驟為：經(jīng)增濕后的氫氣和氧氣分別進(jìn)入陽極室和陰極室，經(jīng)氣體電極擴(kuò)散層擴(kuò)散，到達(dá)催化層與質(zhì)子交換膜的界面，分別在催化劑作用下發(fā)生氧化和還原反應(yīng)。 氫氣的來源可以是已制

3、備好的氫氣，也可以是由甲醇或汽油等經(jīng)過重整而隨車制備，氧氣來源于大氣。燃料電池輸出的是直流電，輸出的電壓可以隨電流的變化而改變。,陽極的催化劑將氫分子電離，生成氫離子( )，氫離子透過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，與氧分子結(jié)合，生成水；同時(shí)，陽極反應(yīng)生成的電子，通過外部負(fù)載形成電流，到達(dá)陰極。 其反應(yīng)機(jī)理可以用方程式來表示： 陽極： 陰極： 電池總反應(yīng)：,燃料電池特點(diǎn),燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，與車用內(nèi)燃機(jī)相比較,主要具有以下優(yōu)點(diǎn): 效率高燃料電池的化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，燃料電池不是熱機(jī)，因此不受卡諾循環(huán)的限制，效率很高。理論上能量效率可接近100，目前熱、電總效率已達(dá)80%。 排氣清潔，對(duì)

4、環(huán)境污染少燃料電池沒有燃燒過程，用化學(xué)方式直接轉(zhuǎn)換化學(xué)能，稱為“冷燃燒”，所以氫/氧燃料電池的產(chǎn)物只有水，沒有其他廢氣排出，屬于零排放或接近零排放。,過載能力強(qiáng)燃料電池的短時(shí)過載能力可達(dá)200的額定功率或更大，而內(nèi)燃機(jī)沒有這樣強(qiáng)的過載能力，燃料電池的這個(gè)特點(diǎn)特別適合汽車的短時(shí)加速的特性。 構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)方便，容易實(shí)現(xiàn)模塊化燃料電池容易通過模塊化組合，串聯(lián)、并聯(lián)，提高輸出功率。 噪聲小、振動(dòng)少，對(duì)機(jī)械加工要求不高燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，無運(yùn)動(dòng)部件，因此在運(yùn)行過程中沒有噪音，振動(dòng)很小。,燃料電池具有如下缺點(diǎn)：,價(jià)格高目前質(zhì)子交換膜燃料電池的價(jià)格雖然已有所降低，但是要達(dá)到3050美元/kW

5、的目標(biāo)還需要一段時(shí)間的努力。 貴金屬催化劑 鉑的用量雖然已降低，但是距0.1-0.2mg/ 還有段距離。 燃料的限制目前車用的燃料電池主要是質(zhì)子交換膜燃料電池，它們只能用純氫作燃料。,燃料電池分類,目前有上車歷史的燃料電池主要為以下三種： 堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell，AFC） 磷酸型燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC） 質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC),AFC，PAFC，PEMFC三種 燃料電池的發(fā)展概況,燃料電池的發(fā)展趨勢(shì),燃料電池發(fā)展的第一課題是降低成本，第二

6、是選擇材料，第三是提高性能。降低成本主要是因?yàn)椴牧系膬r(jià)格很高。車載用50kw系統(tǒng)僅氟高分子膜就要花費(fèi)近7400美元。另外，在電池單元的電極中使用的白金催化劑也是高成本的材料之一。50kw的系統(tǒng)中白金催化劑就要花費(fèi)將近5000美元。燃料的選擇：燃料采用氫后，重整器部分的成本可以減免，系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化。氫的儲(chǔ)存則采用儲(chǔ)氫合金或者高壓儲(chǔ)氣罐。,燃料電池車工作原理,燃料電池車的動(dòng)力系統(tǒng)與混和動(dòng)力車大體相似，主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、輔助動(dòng)力系統(tǒng)和電池組等部分構(gòu)成，其中輔助動(dòng)力為燃料電池。在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)不需要工作； 電池電量低于60時(shí)，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)起動(dòng)： 當(dāng)車輛能量需求較大時(shí)，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)與蓄電池組同時(shí)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量； 當(dāng)車輛能量需求較小時(shí)，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量的同時(shí)，還給蓄電池組進(jìn)行充電。,通用Sequel燃料電池車,本田燃料電池車FCX,本田