燃料电池及燃料电池电动车.ppt

燃料电池及燃料电池电动车,制作人：范小虎 2013年6月6日,本章内 容 提 要,燃料电池(Fuel Cell)的基本原理及组成 燃料电池的分类 各类燃料电池的特点及研发应用现状 燃料电池的发展趋势 燃料电池汽车基本结构及特点 燃料电池汽车的研发进展,1、燃料电池的基本原理及组成,燃料电池FC（Fuel Cell）是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂的化学能转变为电能的高效发电装置,1.2燃料电池(Fuel Cell) 的特点,发电时，燃料和氧化剂由电池外部分别供给电池的阳极和阴极，阳极发生燃料的氧化反应，阴极发生氧化剂的还原反应，电解质将两电极隔开，导电离子在电解质内移动，电子通过外电路做功并构成电的回路。与普通电池不同的是，只要能保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。,1.3燃料电池系统组成,单独的燃料电池堆是不能发电并用于汽车的，它必需和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统和一个能使上述各系统协调工作的控制系统组成燃料电池发电系统，简称燃料电池系统。,2.4固态氧化物燃料电池的组成,常见的形式有平板式、管式和瓦楞式 电解质：一类为萤石结构的固体氧化物电解质，如Y2O3、Cao 一类为钙钛矿结构的固体氧化物电解质，如掺杂的镓酸镧（LaGaO3）。,自由能损失大 发电效率低6%左右，但当部分效率损失由SOFC高质量的余热补偿后，效率可达70% 工作温度高 对材料要求高，中温（650800）SOFC正在研究中 成本过高,2.4固态氧化物燃料电池的缺点,压力和温度 反应气体组成及利用率 燃料气体 燃料利用率对电压的影响 杂质 电流密度,2.4固态氧化物燃料电池的性能影响因素,5.2燃料电池汽车的特点,1、效率高 燃料电池汽车路试时可以达到40-50%的效率而普通汽车只有1016%。燃料电池汽车总效率比混合动力汽车也要高。 2、环保 燃料电池电动汽车仅排放热和水高效、环境友好的清洁汽车。 3、可持续发展 燃料电池可节省石油。目前令全世界对石油的依存度，超过警戒线30%，预计2020年60%。,6燃料电池汽车的研发进展,在全球温室效应与能源问题逐渐受到各国政府的重视下，主要国家之污染法规渐趋严格，因此对低污染车辆之需求势必增加。因而汽车业界近年来一直致力于开发氢燃料电池车。其中较为领先的有美国通用、日本丰田和本田等。 国内有上海的超越号，东风的楚天一号。,通用Hy-wire 氢动三号,由200块相互串联在一起的燃料电池块组成的电池组产生电力，通过68升的氢气储存罐向燃料电池组提供氢气。电池组所产生的电能输入电动机后，通过功率为60千瓦/82马力三相异步电机驱动车辆行驶，并几乎不产生任何噪音。一次充气行驶里程分别可达400公里和270公里。,通用Hy-wire氢动三号的电池组,马达输出功率达100kW以上。充氢压力为70MPa，持续行驶距离大约为40km。充电电池是锂电池，输出功率为20kW。,奔驰公司的燃料电池车“B-Cell”,燃料电池汽车尚需解决的问题,让燃料电池汽车走下生产线投入市场，还需要解决许多的实际问题: 1、整车的开发设计 2、车用燃料氢，其制备、储存和分配等环节都存在问题 3、电池系统性能有待提高，有小型化和轻型化要求 4、成本高，现有50KW质子交换膜燃料电池发动机的成本为300美分/KW，是内燃机的10倍,