燃料电池电动汽车PPT课件

1、燃料电池 燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它平时将燃料（如氢气、甲醇等）和氧化剂（如氧气）分别作为电池两极的活性物质保存在电池的本体之外，当使用时连续通入电池体内，使电池发电。燃料电池本体由质子交换膜，膜电极，集流板三部分组成。 第1页/共27页第2页/共27页 燃料电池实质上是电化学反应发生器，它的燃料主要是氢气。 反应机理是将燃料中的化学能不经燃烧而直接转化为电能。电化反应步骤为：经增湿后的氢气和氧气分别进入阳极室和阴极室，经气体电极扩散层扩散，到达催化层与质子交换膜的界面，分别在催化剂作用下发生氧化和还原反应。 氢气的来源可以是已制备好的

2、氢气，也可以是由甲醇或汽油等经过重整而随车制备，氧气来源于大气。燃料电池输出的是直流电，输出的电压可以随电流的变化而改变。 第3页/共27页 阳极的催化剂将氢分子电离，生成氢离子( )，氢离子透过质子交换膜到达阴极，与氧分子结合，生成水；同时，阳极反应生成的电子，通过外部负载形成电流，到达阴极。 其反应机理可以用方程式来表示： 阳极： 阴极： 电池总反应： 第4页/共27页燃料电池特点 燃料电池是一种能量转化装置，与车用内燃机相比较,主要具有以下优点: 效率高燃料电池的化学反应将化学能直接转化为电能，燃料电池不是热机，因此不受卡诺循环的限制，效率很高。理论上能量效率可接近100，目前热、电总效

3、率已达80%。 排气清洁，对环境污染少燃料电池没有燃烧过程，用化学方式直接转换化学能，称为“冷燃烧”，所以氢/氧燃料电池的产物只有水，没有其他废气排出，属于零排放或接近零排放。第5页/共27页 过载能力强燃料电池的短时过载能力可达200的额定功率或更大，而内燃机没有这样强的过载能力，燃料电池的这个特点特别适合汽车的短时加速的特性。 构造简单，维护保养方便，容易实现模块化燃料电池容易通过模块化组合，串联、并联，提高输出功率。 噪声小、振动少，对机械加工要求不高燃料电池属于静态能量转换装置，无运动部件，因此在运行过程中没有噪音，振动很小。 第6页/共27页燃料电池具有如下缺点： 价格高目前质子交换

4、膜燃料电池的价格虽然已有所降低，但是要达到3050美元/kW的目标还需要一段时间的努力。 贵金属催化剂 铂的用量虽然已降低，但是距0.1-0.2mg/ 还有段距离。 燃料的限制目前车用的燃料电池主要是质子交换膜燃料电池，它们只能用纯氢作燃料。 第7页/共27页燃料电池分类 目前有上车历史的燃料电池主要为以下三种： 碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC） 磷酸型燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC） 质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC) 第8页/共27页AFC，PAFC，P

5、EMFC三种 燃料电池的发展概况 第9页/共27页燃料电池的发展趋势 燃料电池发展的第一课题是降低成本，第二是选择材料，第三是提高性能。降低成本主要是因为材料的价格很高。车载用50kw系统仅氟高分子膜就要花费近7400美元。另外，在电池单元的电极中使用的白金催化剂也是高成本的材料之一。50kw的系统中白金催化剂就要花费将近5000美元。燃料的选择：燃料采用氢后，重整器部分的成本可以减免，系统得以简化。氢的储存则采用储氢合金或者高压储气罐。 第10页/共27页燃料电池车工作原理 燃料电池车的动力系统与混和动力车大体相似，主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成，其中辅助动力为燃料

6、电池。在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出可以满足车辆要求，燃料电池动力系统不需要工作； 电池电量低于60时，燃料电池动力系统起动： 当车辆能量需求较大时，燃料电池动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量； 当车辆能量需求较小时，燃料电池动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。 第11页/共27页第12页/共27页通用Sequel燃料电池车 第13页/共27页第14页/共27页本田燃料电池车FCX第15页/共27页第16页/共27页本田电池堆 第17页/共27页第18页/共27页第19页/共27页三菱燃料电池车“MITSUBISHI FCV” 第20页/共27页日产奇骏燃料电池车第21页/共27页第22页/共27页第23页/共27页欧宝“氢动三号”