新能源汽车-5-燃料电池电动汽车课件.pptx

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1、新能源汽车第五章燃料电池电动汽车第一节燃料电池电动汽车的类型与基本结构第二节燃料电池汽车的发展历史及现状第五章燃料电池电动汽车第一节燃料电池电动汽车的类型与基本结构一、燃料电池类型及其性能分析燃料电池可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。1．质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池单体主要由膜电极（阳极、阴极）、质子交换膜和集流板组成。2．碱性燃料电池碱性燃料电池的电解质为碱性的氢氧化钾（KOH），故称为碱性燃料电池。碱性燃料电池一般以石墨、镍和不锈钢作为碱性燃料电池的结构材料。碱性燃料电池按燃料性质

2、不同，化学反应温度为80～260℃。3．磷酸燃料电池磷酸燃料电池是以磷酸为电解质，故称为磷酸燃料电池。磷酸燃料电池以磷酸（100%）为电解质。是由燃料电极、隔板、隔膜、空气电极氧电极和冷却板组成。4．熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）通常采用含锂和钾的碳酸盐为电解质，阴极为镍的氧化物，阳极为镍合金，正常工作温度为650oC。在这样高的温度下，电池阴阳极电化学反应都很快，不需要使用贵金属作催化剂，通常以氧化镍为主。5．固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池的电解质是固体氧化物，催化剂和电池的结构材料，也都是固体氧化物。故称为固体氧化物燃料电池。燃料电池的结构材料，用Al2

3、O3、Ca0.1Zr0.9O2固体氧化物作为结构材料支撑管。固体氧化物燃料电池在燃烧反应过程中的温度可达800～1000℃。可以直接使用甲醇和烃类燃料。二、燃料电池电动汽车的类型与其结构燃料电池汽车定义：燃料电池电动汽车（FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。1．燃料电池单独驱动FCEV优点：（1）结构简单，便于实现系统控制和整体布置；（2）系统部件少，有利于整车的轻量化；（3）较少的部件使得整体的能量传递效率高。缺点：（1）燃料电池功率大、成本高；（2）对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求；（3

4、）不能进行制动能量回收。2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV优点：（1）由于增加了比功率价格相对低廉得多的蓄电池组，系统对燃料电池的功率要求较纯燃料电池结构形式有很大的降低，从而大大地降低了整车成本；（2）燃料电池可以在比较好的设定的工作条件下工作，工作时燃料电池的效率较高；（3）制动能量回馈的采用可以回收汽车制动时的部分动能，该措施可能会增加整车的能量效率。缺点：（1）蓄电池的使用使得整车的质量增加，动力性和经济型受到影响，这一点在能量复合型混合动力汽车上表现更为明显；（2）蓄电池充放电过程会有能量损耗；（3）系统变得复杂，系统控制和整体布置难度增加。3．燃料电池与超级电容联

5、合驱动FCEV这种结构形式与燃料电池+蓄电池结构相似，只是把蓄电池换成超级电容。相对于蓄电池，超级电容充放电效率高，能量损失小，比蓄电池功率密度大，在回收制动能量方面比蓄电池有优势，循环寿命长，但是超级电容的能量密度较小。4．燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV这种结构的优点相比燃料电池+蓄电池的结构形式的优点更加明显，尤其是在部件效率，动态特性，制动能量回馈等方面。而其缺点也一样更加明显：（1）增加了超级电容，系统质量将可能增加；（2）系统更加复杂化，系统控制和整体布置的难度也随之增大。三、燃料电池电动汽车的关键技术1．燃料电池系统燃料电池是燃料电池汽车发展的最关键技

6、术之一。燃料电池技术发展趋势可用耐久性、低温启动温度、净输出比功率以及制造成本四个要素来评判。2．车载储氢系统储氢技术是氢能利用走向规模化应用的关键。目前，常见的车载储氢系统有高压储氢、低温储存液氢和金属氢化物储氢三种基本方案。3．车载蓄电系统车载蓄电系统包括铅酸电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等蓄电池及电化学超级电容器。4．电机及其控制技术驱动电机是燃料电池电动汽车的心脏，它正向着大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。5．整车布置燃料电池汽车在整车布置上存在以下关键问题：燃料电池发动机及电机的相关布置动力电池组的车身布置、氢气瓶的安全布置高压电安全系统的车身布置问题。6．能源动力系

7、统的能量管理策略能量管理策略对燃料经济性影响很大，且受到动力系统参数和行驶工况的双重影响。完成能量管理策略的工况适应性开发后，其核心问题转变为功率分配优化，四、燃料电池汽车的优势及其问题1.燃料电池汽车的独特优势1）清洁无污染2）燃料补充方便，快捷，续航力远超普通纯电动汽车。3）效能高。4）动力性能优异。2.燃料电池汽车的存在的问题（1）性能与成本问题（2）燃料供应与基础设施问题第二节燃料电池汽车的发展历史及现状一、燃料电池的发展历史燃料电池在大规模产业化之前，已经有