车用燃料电池现状与电催化讲述.ppt

车用燃料电池现状与电催化 衣宝廉 中国科学院大连化学物理研究所 2012. 12. 1 报告内容 2 燃料电池工作原理； 燃料电池车的现状； 燃料电池发动机的主要问题； 电催化与电催化剂 结语 燃料电池原理 电解质膜 电催化剂 双极板等 PEMFC单电池结构 关键材料 发电原理：电化学，与原电池一致 MEA组成 燃料电池堆（模块） 燃料供应系统 氧化剂供应系统 水热管理系统 电控系统 主要子系统 内燃机方式工作 燃料电池发电系统 电堆结构 燃料电池原理 燃料电池车的现状 6 燃料电池车的全球示范验证 国内：北京公交示范、2008北京奥运会、2010上海世博会； 国际：欧洲、美国、日本等各个示范项目 7 燃料电池车性能已经达到传统汽车水平 电堆功率密度: 3kW/L, 2.0kW/kg /online/news/articles/2009-09/General-Motors-Announces-New-Fue /online/news/articles/2010-03/GM-Uncovers-Production-Intent-Fu 体积与传统的四缸内燃机相当 GM Toyota GM-Hydrogen4 8 基于必威体育精装版一代技术，系统体积减少40%；700bar,3个氢罐，每个罐4kg的H2，3分钟加氢，续驶里程400km； 最高时速170km/h, 可以-25C储存与启动； 车动力100kW，最大扭矩290Nm动力性能高于2L的汽油车，百公里当量耗油量3.3L； 具有高安全性与舒适性。 Mercedes-Benz F-CELL B class （Daimler） 燃料电池车性能已经达到传统汽车水平 动力性能、续驶里程、加速性能、低温启动等特性与传统内燃机相当 9 燃料电池车性能已经达到传统汽车水平 国际各大汽车公司燃料电池汽车性能 汽车公司 Toyota FCHV-adv Honda FCX Clarity Nissan X-Trail FCV GM Hydrogen 4 Daimler Mercedes-BenZ B-Class 车辆外观 最高车速 155km/h 160 km/h 150 km/h 160 km/h 170 km/h 续驶里程 830 km 620 km 370 km 320 km 380 km FC功率 90kW 100kW 90kW 85~92kW 100kW 最大扭矩 256 Nm 256 Nm 280Nm 290Nm 冷启动 -30℃ -30℃ -40℃ -25℃ 氢罐压力 70 MPa 35 MPa 70 MPa 70 MPa 70 MPa 200余辆燃料电池电动车示范运行； 累计运行里程十余万公里； 性能与国际水平接近，成本、耐久性等亟待改善。 新源动力公分有限公司提供 燃料电池车性能已经达到传统汽车水平 国内用于示范的燃料电池汽车 燃料电池轿车在北京奥运会上服务 50kW燃料电池轿车发动机 额定功率 50 kW 过载功率 60 kW 输出工作电压 385 V FC系统最大质量比功率 200 W/kg 额定工况下FC系统效率 41 % FC系统最高效率 49 % 额定工况下FC系统噪声 80 dB 燃料电池轿车发动机性能 数据由中国科学院大连化物所承建的“863”计划“节能与新能源汽车重大项目”燃料电池发动机测试中心提供 额定功率 80k W 过载功率 110 kW 起动时间 1-1.6 s 输出工作电压 375-520 V FC系统最大质量比功率 187 W/kg 额定工况下FC系统效率 50% FC系统最高效率 61% 氢气利用率 99.2-96.7% 从怠速到额定功率时间 3.8-4.0 s 额定工况下FC系统噪声 78dB 燃料电池客车在北京公交示范 12 累计运行：1500 h，行驶：20000km 燃料电池客车发动机性能 80kW燃料电池客车发动机 数据由中国科学院大连化物所承建的“863”计划“节能与新能源汽车重大项目”燃料电池发动机测试中心提供 燃料电池车在上海世博会上运营 13 196辆燃料电池车上海世博会服务 （2010.5-2010.10) 100辆观光车 90辆轿车 6辆客车 平均单车运行里程4500~5000km，最长的单车运行累积里程达到10191公里 中国2010年上海世博会新能源汽车示范运行. 新源动力提供数据 14 燃料电池车的使用方式与传统车类似 传统汽车与燃料电池汽车比较 15 燃料电池车的使用方式与传统车类似 上海工业副产氢的利用 以上海焦化有限公司工业级氢气（纯度为99.9％）为原料，开发二级变压吸附工艺，除去原料气中对燃料电池有害的杂质组分，开发出一套工业副产氢气提纯装置。提纯后氢气的纯度达到99.99%。 燃料电池车的安全性已经通