浅谈燃料电池电动汽车.（课堂PPT）

1、109615225 王王 宇宇09615222 赵赵 玉玉09615221 刘纯媛刘纯媛FCEV浅谈燃料电池电动汽车浅谈燃料电池电动汽车2目录v燃料电池电动汽车v1. FCEV概论v2. FCEV分类v3. FCEV的发展历程v4. 燃料电池的性能要求v5. FCEV的燃料类型v6. 氢气燃料的特点v7. 燃料电池汽车的优越性v8. 该技术车型介绍v9. 燃料电池电动汽车发展前景3什么是燃料电池汽车？ v燃料电池汽车（Fuel Cell Electric Vehicke）是电动汽车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能获得。v燃料电池的化学反应过程不会产生

2、有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高23倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电燃料电池汽车是一种理想的车辆。 4燃燃料料电电池池汽汽车车的的分分类类 FCEV按主要燃料可分为：以纯氢气为燃料的FCEV；以甲醇改质后产生的氢气为燃料的FCEV。 FCEV按“多电源”的配置不同，可分为：纯燃料电池FCEV；燃料电池与蓄电池混合电源的FCEV；燃料电池与蓄电池和超级电容器混合电源的FCEV。后两种多电源的配置方式是FCEV的主要配置方式。辅助电源用于提供启动电流和回收制动反馈的电能。5按驱动型式按驱动型式分类分类纯燃料电池纯燃料电池驱动驱动混合驱动混合驱动按

3、辅助动按辅助动力源分类力源分类按燃料电池按燃料电池功率分类功率分类燃料电池燃料电池十蓄电池十蓄电池燃料电池燃料电池十超级电容十超级电容燃料电池燃料电池十蓄电池十蓄电池十超级电容十超级电容能量混合型能量混合型功率混合型功率混合型按能量按能量来源分类来源分类车载纯氢车载纯氢燃料重整燃料重整6纯燃料电池驱动FCEV电力接连机械连接信号连接7“燃料电池十蓄电池”混合驱动FCEV电力接连机械连接信号连接8“燃料电池十超级电容”混合驱动FCEV电力接连机械连接信号连接9FCEV的总布置形式(1)v最早的FCEV是燃料电池大客车FCBE（Fuel Cell Electric Bus）。早期的FCEV的燃料电

4、池本身和它的附属设备质量重，体积大，占据了大客车很大部分的装载空间，几乎没有乘客乘坐的空间，给FCEV的总布置带来很大的困难。近年来，燃料电池不断地向小型化方向发展，使得燃料电池成功地布置到各种类型的车辆上。10FCEV的总布置形式(2)vFCEV是以电力驱动为唯一的驱是以电力驱动为唯一的驱动模式，其电气化和自动化的程动模式，其电气化和自动化的程度大大高于内燃机汽车，早期用度大大高于内燃机汽车，早期用内燃机汽车底盘改装的内燃机汽车底盘改装的FCEV，在汽车底盘上布置了氢气储存罐在汽车底盘上布置了氢气储存罐或甲醇改制系统，燃料电池发电或甲醇改制系统，燃料电池发电机系统，电能转换系统和电机驱机系统

5、，电能转换系统和电机驱动系统等总成和装置，在进行一动系统等总成和装置，在进行一些总布置时受到局限。些总布置时受到局限。v新研发的新研发的FCEV采用了滑板式底采用了滑板式底盘，将盘，将FCEV的氢气储存罐和供的氢气储存罐和供应系统、燃料电池发动机系统、应系统、燃料电池发动机系统、电能转换系统、电机驱动系统、电能转换系统、电机驱动系统、转向系统和制动系统等，统统装转向系统和制动系统等，统统装在一个滑板式的底盘中，在底盘在一个滑板式的底盘中，在底盘上部可以布置不同用途的车身和上部可以布置不同用途的车身和个性化造型的车身。采用多种现个性化造型的车身。采用多种现代技术，以计算机控制为核心和代技术，以计

6、算机控制为核心和电子控制的电子控制的“线控线控”系统系统（Control by wire），），CAN总总线系统等，使新型燃料电池电动线系统等，使新型燃料电池电动车进入一个全新的时代。车进入一个全新的时代。11燃料电池的性能要求v燃料电池组的比能量不低于150-200Whkg，比功率不低于300-400Wkg。要求达到或超过美国先进联合电池体（USABC）所提出的电池性能和使用寿命的指标。v可以在-20的条件下启动和工作，有可靠的安全性和密封性，不会发生燃料气体的结冰和燃料气体的泄漏。v各种结构件有足够的强度和可靠性，可以在负荷变化下正常运转，并能够耐受FCEV行驶时的震动和冲击。vFCEV除

7、排放达到零污染的要求外，动力性能要求基本达到或接近内燃机汽车的动力性能的水平，性能稳定可靠。v各种辅助技术装备的外形尺寸和辅助技术装备的质量应尽可能地减小，以符合FCEV的装车要求。v燃料充添方便、迅速，燃料电池能够方便进行电极和催化剂的更换和修理。v所配置的辅助电源，应能满足提供启动电能和储存制动反馈电能的要求。12FCEV的燃料类型v氢气H2是FCEV的唯一燃料，FCEV采用的氢气是一种来自地面的固定制氢系统，另一种是来自车载移动的制氢系统。当前主要采用当前主要采用地面的固定制氢系统生产的氢气作为地面的固定制氢系统生产的氢气作为FCEV的燃料。的燃料。直接使用氢气燃料可以使FCEV的辅助系

8、统大大简化，效率提高。在FCEV上采用的氢气有：压缩氢气；液化氢气；储氢合金存储的氢气等。131)压缩氢气vFCEV采用的压缩氢气用纤维增强的高压密封容器储存，以保证氢气储存的安全性。我国用普通钢材制造的罐体氢气压力约为15MPa，氢气的质量仅占储存容器总质量的1；在外国用特质高强度奥氏体钢材制造的罐体，氢气压力可达25-35MPa，氢气的质量占总质量的2-6。目前大多数FCEV采用了压缩氢气。 142）液化氢气v液化氢气具有高存储密度，但需要采用高压-超低温技术来保持氢气呈液态。液态氢气的温度保持在-253的低温时，可以在1mL的容积内储存800mL氢气。液态氢储存在特制的用炭纤维增强、双层

9、金属或塑料内衬、耐爆破压力达到94.8MPa的圆柱形的储氢罐中，在灌壁之间要抽成真空，以减少热传导，如果出现细微热量的热传导，也会使液态氢气蒸发造成能量损失。高压储氢罐的结构复杂，管理和维护比较困难。153）储氢合金v储存的氢气吸附合金有：FeTiH2、MgH2、LaNi5H6、NaBH4、活性炭、碳纳米管等材料。一般吸附合金可能的储藏氢气量为100-1100mL。日本所开发的钛基吸附合金氢的储藏量达到1600mL。在冷却状态和10MPa的压力下压入氢气，在使用时加热将氢释放出来。美国ECD（Energy Conversion Devices）公司所开发的镁基吸附合金，氢的储藏量可达到3500

10、mL。碳纳米管吸附材料有较大的吸附能力，还有待进一步开发。16氢气燃料的特点v优点：优点：氢气是燃料电池最理想的燃料，纯度高，在FCEV上可直接使用，以氢气为燃料的燃料电池系统设备较简单，启动快、性能稳定，对负荷变化的影响快，排放为零污染，相对成本较低，随着氢气储存装置的改进，氢气储存装置在FCEV上的布置问题将进一步得到解决。v按轿车或客车车型不同，用高也气态氢气，一般一次充氢的行驶里程200-250km,。用液态氢气一次充氢的行驶里程可达400-500km。用储氢合金一次充氢的行驶里程可达400km左右。v缺点：缺点：工厂化地面固定的制氢系统是一个庞大、复杂的系统工程，需要建立大规模的氢气

11、制造厂、灌装厂、运输系统、储存系统和添加网络，以及系统的安全防护等，建立起来需要大量的投资和较长的时间。17v零排放或近似零排放。v减少机油泄露导致的水污染。v降低了温室气体的排放。v提高了燃油经济性。 v提高了发动机燃烧效率。v运行平稳、无噪声。 燃料电池汽车的优越性18奔驰B 级FCELL v 该车搭载氢燃料电池驱动系统，只需加注氢燃料通过车内装置迅速转化成电能，加满氢燃料的过程仅需 3 分钟。续航能力达续航能力达 400 400 公里公里设计师把它的氢燃料罐和燃料电池设计成独特的夹层结构，这样就能大大节省车内空间。该车加满燃料的续航能力达 400 公里，百公里耗能相当于 3.3 升汽油。

12、它的最大功率为 136 马力，最高时速为170km/h，燃料转化为电能的过程不会产生任何污染，排出的只是水。19丰田Mark X Zio氢燃料电池车氢燃料电池车v该车充满燃料可行驶 780 公里，燃料效率是双燃料车的两倍，是传统汽油车的 3 倍，它的最高时速可达 160 公里/小时，百公里加速为 7 秒。20本田FCX Clarity燃料电池车v开发燃料电池车有概念车“PUYO”，最早商品化的燃料电池车 FCX Clarity，虽然因成本过高的问题在市面上很少能够见到，但它的名声早已远播天下了。新一代的燃料电池汽车 FCX Clarity 以本田独创的燃料电池堆“V Flow FC Stack

13、”技术为核心，实现了燃料电池车所特有的抢眼设计， 划时代的外观线条， 以及超凡的驾驭感觉。不仅实现了超级的清洁性，而且还赋予了燃料电池车独特的新价值和新魅力。21马自达RX-8 Hydrogen REv马自达推出的 RX-8 Hydrogen RE 集成了历经 18 年的氢燃料研发的成果，其采用氢气和汽油双燃料切换系统的氢转子发动机。尽管这款氢动力汽车搭载了 74 升压力高达 350 标准大气压的高压气瓶也只能保证 60 公里的续驶里程， 当氢气耗尽时需要切换使用汽油行驶至加氢站重新补充燃料。22v动力特点：该车采用氢燃料电池采用氢燃料电池发动机，它打破传统发动机依靠燃料燃烧来提供能量，而且通

14、过液压氢燃料来和空气中的氧气进行化学反应，一方面转化成电能，另一方面转化成水排出车外。这种方式不用担心燃料的浪费，也不会影响动力性。该车一次加满燃料的续航里程达 235 公里，最高时速为 145 公里/小时。此外，它与传统燃料、汽油等车型相比，能量转换效率高达 80%，是普通内燃机的 3 倍。 帕萨特领驭氢燃料电池车帕萨特领驭氢燃料电池车 燃料效率是汽油车三倍燃料效率是汽油车三倍23凯迪拉克Provoq概念车 现代 i-Blue 概念车这款车搭载最新 e-flex 氢燃料电池驱动系统，通过氢燃料转化成电能作为动力。该车一次续航里程可达 483公里，百公里加速仅为 8.5 秒。上市时间 2011 年。这是一款全新的 2+2 多用途 CUV 车型，搭载氢燃料电池，最大功率达 136马力。充满氢燃料后，续航距离能达600 公里，