1、最新精品文檔，知識共享!第五章燃料電池電動汽車學習目標1 .掌握燃料電池的類型及特點，并了解其工作原理。2 .掌握燃料電池電動汽車的類型及結構。3 ,了解燃料電池電動汽車的產業發展狀況。4 .了解燃料電池電動汽車的典型車型。第一節燃料電池電動汽車的類型與基本結構一、燃料電池類型及其性能分析燃料電池是一種將氫和氧的化學能通過電極反應直接轉換成電能的裝置、燃料電池可分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）等。1 .質子交換膜燃料電池質子交換膜燃料電池單體主要由膜電極（陽極、陰極）、質子交換膜和集流板組成。2 .堿性燃料電

2、池堿性燃料電池的電解質為堿性的氫氧化鉀（KOH）,故稱為堿性燃料電池。3 .磷酸燃料電池最新精品文檔，知識共享!磷酸燃料電池是以磷酸為電解質，故稱為磷酸燃料電池。4 .熔融碳酸鹽燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）通常采用含鋰和鉀的碳酸鹽為電解質，陰極為鎂的氧化物，陽極為銀合金，正常工作溫度為650oCo5 .固體氧化物燃料電池固體氧化物燃料電池的電解質是固體氧化物，催化劑和電池的結構材料，也都是固體氧化物。故稱為固體氧化物燃料電池。二、燃料電池電動汽車的類型與其結構燃料電池汽車定義：燃料電池電動汽車（FCEV）是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下在燃料電池中經電化學反應產生的電能，并作為

3、主要動力源驅動的汽車。1 .燃料電池單獨驅動FCEV該結構只有燃料電池一個動力源，汽車的所有功率負荷都由燃料電池承擔。最新精品文檔，知識共享!圖5-6純燃料電池驅動的FCEV2 .燃料電池與輔助蓄電池聯合驅動FCEV3 .燃料電池與超級電容聯合驅動FCEV這種結構形式與燃料電池+蓄電池結構相似，只是把蓄電池換成超級電容。最新精品文檔，知識共享!4 .燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯合驅動的FCEV燃料電池與蓄電池和超級電容聯合驅動的電動汽車的動力系統結構也為串聯式混合動力結構。圖5-9燃料電池+蓄電池+超級電容形式動力系統結構圖三、燃料電池電動汽車的關鍵技術1 .燃料電池系統燃料電池是燃料電池

4、汽車發展的最關鍵技術之一。燃料電池技術發展趨勢可用耐久性、低溫啟動溫度、凈輸由比功率以及制造成本四個要素來評判。2 .車載儲氫系統儲氫技術是氫能利用走向規?；瘧玫年P鍵最新精品文檔，知識共享!3 .車載蓄電系統車載蓄電系統包括鉛酸電池、鎮氫蓄電池、鋰離子電池等蓄電池及電化學超級電容器。4 .電機及其控制技術驅動電機是燃料電池電動汽車的心臟，它正向著大功率、高轉速、高效率和小型化方向發展。5 .整車布置燃料電池汽車在整車布置上存在以下關鍵問題：燃料電池發動機及電機的相關布置動力電池組的車身布置、氫氣瓶的安全布置高壓電安全系統的車身布置問題。6 .能源動力系統的能量管理策略能量管理策略對燃料經濟性

5、影響很大，且受到動力系統參數和行駛工況的雙重影響。按照是否考慮這些變量的歷史狀態，可以把功率分配策略分為瞬時與非瞬時策略兩大類。四、燃料電池汽車的優勢及其問題1 .燃料電池汽車的獨特優勢1）清潔無污染。2）燃料補充方便，快捷，續航力遠超普通純電動汽車3）效能高。4）動力性能優異。最新精品文檔，知識共享!2 .燃料電池汽車的存在的問題一是性能與成本的問題；二是燃料供應與基礎設施問題。第二節燃料電池汽車的產業發展狀況一、國際燃料電池汽車產業狀況1 .美國燃料電池汽車產業狀況美國是新能源交通領域的領先發展者，從20世紀70年代制定空氣清潔法案開始關注汽車燃油的清潔性，在2002年開始關注氫燃料電池汽

6、車，發布自由汽車計劃。2 .日本燃料電池汽車產業狀況日本自1974年開始實施新能源開發計劃(陽光計劃)以來，就已經將燃料電池技術定為國家戰略。自20世紀90年代之后，日本的燃料電池技術高度發達2006年，日本制定了燃料電池汽車發展計劃，明確了燃料電池汽車商業化發展階段和目標，確定2015年開始燃料電池汽車商業化運行。3 .歐盟燃料電池汽車產業狀況歐盟于2003年成立了氫能與燃料電池技術平臺”(HFP)o基于此平臺近6年所取得的成就和達成的共識，2008年，歐洲委員會、歐洲工業團體和歐洲科研團體組成燃料電池與氫能聯合執行體工共同實施燃料電池與氨能技術聯合行動計劃”最新精品文檔，知識共享!二、國內

7、燃料電池汽車產業狀況及存在的問題我國燃料電池汽車產業相對于其他新能源汽車，與發達國家的差距相對較小，但是技術、市場、組織等維度都存在一定的滯后性，目前停留在“實驗室”技術，因此，要趕超先進，必須加大政策扶持力度，制定燃料電池汽車產業政策體系。第三節燃料電池汽車的發展歷史及現狀一、燃料電池的發展歷史1839年格羅夫（WillianGrove）發明了第一個燃料電池，是把封有粕電極的玻璃管浸在稀硫酸中，先由電解產生氫和氧，接著連接外部負載，這樣氫和氧就發生電池反應，產生電流。1896年，W.W.Jacques描繪了直接用當時的主要燃料煤作燃料的燃料電池（DCFD）o1902年J.H.Reid和190

8、4年P.GL.Noel首先開始研究堿質型燃料電池（AFC）,采用堿性KOH溶液作為電解質。二、燃料電池電動汽車的國外發展現狀目前世界各國政府及各大汽車廠商都紛紛進行燃料電池汽車的研發，其中影響最大的兩個的開發項目：一個是由美國能源部組織的國家燃料電池汽車研究計劃；第二個是以巴拉德動力系統公司的技術為依托，由戴姆勒克萊斯勒公最新精品文檔，知識共享!司、福特汽車公司等跨國公司投資合作的燃料電池汽車項目。福特汽車公司在燃料電池汽車技術上的研發始于1990年，在1998年1月北美底特律國際汽車展上展由了P2000燃料電池概念車，使用了DBB公司生產的燃料電池堆，時速可達I44.8km/h。2001年通

9、用汽車公司又開發了一輛以雪佛蘭S-10皮卡為基型車的汽油重整（第三代）的質子交換膜燃料電池車。2004年10月12-13日必比登挑戰賽在上海舉行，圖5-11為由現在上海國際賽車場的福特Focus燃料電池車。福特汽車公司在2006年洛杉磯國際車展上推由以氫燃料電池為動力的全新Explorer,行使里程可以達到350英里，遠遠超過了以其它燃料電池為動力的車型。圖5-11福特Focus燃料電池車圖5-12燃料電池公共汽車戴姆勒克萊斯勒公司在FCEV領域一直是世界領先的制造商。1994年戴姆勒奔馳公司與Ballard合作推由了第一最新精品文檔，知識共享!輛FCEV車型為NECAR1和NECAR1,一次

10、填充燃料續駛里程為130km,最高車速90km/h。克萊斯勒在2010年開展其FCEV商業化進程。在北京”國際氫能論壇2004”開幕之際，戴姆勒克萊斯勒公司在北京天安門廣場展生了以氫為燃料的燃料電池公共汽車如圖5-2所示。通用作為世界第一大汽車制造商，一直致力于FCEV的圖5-13通用Sequel開發。1968年推由的Electrovan是世界上第一輛FCEV。1998年推由了小型箱式車Zafira,2000年推由了HydroGen1,至1J2002年已發展到HydroGen3,2002年推由了全新的概念車型HY-WIRE。圖5-14本田FCX本田開始FCEV研究始于1989年，1999年本田推由了兩款FCEV車型：FCX-V1和FCX-V2,2000年和2001年又分別推由了FCX-V3和FCX-V4,2002年本田推由了FCX,如圖5-14所示。豐田研究FCEV始于1992年，1996推由了第一款FCEV最新精品文檔，知識共享!車型RAV4FCEV,997年推由了改進