新能源汽车概论-QhxnyV030301 燃料电池

目录CONTENTS新能源汽车概论第一部分燃料电池的类型第二部分燃料电池的特点第三部分燃料电池系统燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的电化学反应装置。新能源汽车概论新能源汽车概论第一部分燃料电池的类型一个单体燃料电池由阳极、阴极和电解质隔膜构成。它的发电原理与化学电源一样，电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料（如氢气等），阴极催化氧化剂的还原过程；导电离子在将阴阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路作功并构成电的回路，如图3-3-1所示。图3-3-1氢燃料电池的组成与原理02燃料电池的类型新能源汽车概论1、燃料电池的分类燃料电池按运行机理分为：酸性燃料电池、碱性燃料电池；新能源汽车概论第二部分燃料电池的分类1、燃料电池的分类按电解质不同，可分为：质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲烷燃料电池、再生型燃料电池、锌燃料电池、质子陶瓷燃料电池；新能源汽车概论第二部分燃料电池的分类1、燃料电池的分类按燃料使用类型可分为：直接型燃料电池、间接性燃料电池、再生型燃料电池、微生物燃料电池；按燃料的类型可分为：氢燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池还可以按照工作温度以及按照燃料状态来进行分类。新能源汽车概论第二部分燃料电池的分类02燃料电池的特点新能源汽车概论燃料电池的特点能量转化效率高；它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程。燃料电池系统，燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。安装地点灵活；燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。新能源汽车概论第三部分燃料电池的特点图3-3-3燃料电池的特点燃料电池的特点燃料电池造价偏高：车用PEMFC成本中质子交换隔膜约占成本之35%;铂触媒约占40%，二者均为贵重材料。新能源汽车概论第三部分燃料电池的特点图3-3-3燃料电池的特点燃料电池的特点氢气储存技术：燃料电池汽车的氢燃料是以压缩氢气为主，车体的载运量因而受限，每次充填量仅约2.5~3.5公斤，尚不足以满足现今汽车单程可跑480~650公里的续航力。以-253℃保持氢的液态氢系统虽已测试成功，但却有重大的缺陷：约有1/3的电能必须用来维持槽体的低温，使氢维持于液态，且从隙缝蒸发而流失的氢气约为总存量的5%。新能源汽车概论第三部分燃料电池的特点图3-3-3燃料电池的特点燃料电池的特点氢燃料基础建设不足：氢气在工业界虽已使用多年且具经济规模，但全世界充氢站仅约70站，仍值示范推广阶段。此外，加气时间长，约需时5分钟，尚跟不上工商时代的步伐。。新能源汽车概论第三部分燃料电池的特点图3-3-3燃料电池的特点03燃料电池系统新能源汽车概论新能源汽车概论第四部分燃料电池系统燃料电池系统在燃料电池电动汽车上单靠燃料电池自身不足以满足车辆行驶的条件，而是要一个大的发电系统来支持。燃料电池系统主要燃料电池、燃料供应系统、氧化剂系统、发电系统、水管理系统、热管理系统、电力系统及控制系统等组成，如图3-3-4所示。图3-3-4燃料电池系统新能源汽车概论第四部分燃料电池系统燃料供应系统主要任务就是给燃料电池提供燃料。燃料来源可以是天然气、甲醇、生物质、氢气、蒸馏油等等。1）燃料供应系统。新能源汽车概论第四部分燃料电池系统氧化剂系统主要给燃料电池提供氧气。在空气供应系统中还要对空气进行加湿处理，保证空气有一定的湿度。2）氧化剂系统。新能源汽车概论第四部分燃料电池系统发电系统是指燃料电池本身，它将燃料和氧化剂中的化学能直接变成电能，而不需要经过燃烧的过程，它是一个电化学装置。3）发电系统。新能源汽车概论第四部分燃料电池系统由于质子交换膜燃料电池中质子是以水合离子状态进行传导的，所以燃料电池中需要有水，水少会影响电解质膜的质子传导特性，从而影响电池的性能。水的管理在燃料电池中至关重要。4）水管理系统。新能源汽车概论第四部分燃料电池系统5）热管理系统。大功率燃料电池发电的同时，由于电池内阻的存在，不可避免地会产生热量，通常产生的热与发电量相当，温度应控制在80℃,否则会发生过热，烧坏电解质膜。新能源汽车概论第四部分燃料电池系统6）电力系统。电力系统是将燃料电池发出的直流电变为适合用户使用的电。燃料电池所产生的是直流电，需要经过DC/DC转换器进行调压，在采用交流电动机的驱动系统中，还需要用逆变器将直流电转换为三相交流电。新能源汽车概论第四部分燃料电池系统燃料电池控制系统的作用主要包括电池系统的启动与停止；维持电池系统稳定运行的各操作参数的控制；对电池运行状态进行监测、判断等。7）控制系统。氢是燃料电池的主要燃料，氢的安全十分重要，