燃料电池基本原理和电动汽车发展.ppt

燃料电池基本原理和电动汽车发展 第一部分 燃料电池基本原理 燃料电池定义 燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常规电池的区别在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂，只要持续供应，燃料电池就会不断提供电能。 燃料电池特点 由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能，因此，它没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可避免过程中转换损失，达到市制发电效率。 燃料电池优点　　　　　　　　　　　 1）由于输出功率单位由堆的输出功率定，故机组容量具有自由度；部分负荷时也能保持高的效率； 2）通过与燃料供给装置的组合，可适用范围的燃料； 3） 没有尺寸效应，很小的燃料电池仍具有和大尺寸相仿的效率； 燃料电池优点 4)转换效率高，可达60% ； 5)没有运转部件，噪音小； 6)NOx及SOx等的排出量少，有利环保,若以氢为燃料，排放是水，电池部分可实现“零排放”． 燃料电池分 类 根据工作温度可分为:低温型、中温型和高温型三种。 根据电解质的种类可分为： 碱性燃料电池(AFC)、 磷酸燃料电池(PAFC)、 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、 固体氧化物燃料电池(SOFC) 、 聚合物离子膜燃料电池(PEMFC)。 燃料电池原 理 燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成，其工作原理与普通电化学电池类似，燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电流。 燃料 氧化剂 阳极 阴极 电 解 质 导电离子 各种燃料电池的工作原理 碱性燃料电池 聚合物离子膜燃料电池 磷酸燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池 固体氧化物燃料电池 直接甲醇燃料电池 第二部分 燃料电池汽车发展 开发燃料电池汽车的必要性 ! !  依赖石油，  中国人将不可能实现普及汽车的梦想 ! ! !（能源和环境两方面） 能源问题 十几二十年之后，我国汽车的普及率完全可能接近发达国家的水平。如果按欧洲的一半，即每千人300辆计算，总保有量就是4.5亿辆。 按每辆汽车年消耗燃油1吨计（目前欧洲的水平1.5吨，日本1吨，中国2.2吨），4.5亿辆车需要4.5吨燃油。 有关专家预测，2020年国内的石油年产量可达到1.8亿吨，如进口 2.7亿吨，共计4.5亿吨。如其中2/3给汽车用，炼成燃油约2亿吨。汽车燃油存在2亿吨以上巨大缺口。 发展电动汽车是降低石油依赖、保障国家能源安全的战略措施 我国汽车保有量将快速增长 车用汽柴油需求不断增大,石油供应安全面临严峻挑战 年份 汽油 消耗量 柴油 消耗量 燃油 总消耗量 2010 7844 8133 15977 2012 9087 9334 18421 2015 10801 11277 22079 2020 15392 15146 30538 我国未来车用燃油消耗量预测（单位：万吨） 我国未来石油进口依存度预测（单位：亿吨） 我国未来汽车保有量预测（单位：万辆） 世界石油平均价格（FOB） 欧美日汽车二氧化碳排放限值 2009年9月胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上承诺，中国5年减排15亿吨CO2。 发达国家汽车行业CO2排放量约占总排放量25%左右。 我国在售轿车百公里油耗平均8.06升，相当汽车每公里二氧化碳排放量为161.2g。 汽车工业发展也面临二氧化碳排放的巨大压力 机动车与大气污染 我国城市环境污染治理仍然严峻。２００６年全国监测的５５９个城市中，空气质量达到三级标准的城市占２８．５％、劣于三级标准的城市占９．１％。全国共有39个城市的空气质量低于三级。有数据表明，机动车排放越来越成为城市的主要大气污染源。 2007年国际能源机构的一项调查结果表明，美国、中国、俄罗斯和日本的二氧化碳排放量几乎占全球总量的一半。调查表明，美国二氧化碳排放量居世界首位，年人均二氧化碳排放量约 20 吨，总量占全球的 23.7%。中国年人均二氧化碳排放量为 2.51 吨，总量约占全球的 13.6%。中国面临越来越大的CO2减排压力。 100%内燃机驱动 100%电驱动 微混合动力 纯电动与混合动力双模式 纯内燃机汽车 纯电动汽车 轻度混合动力 重度混合动力 中度混合动力 增程式电动汽车 从纯内燃机汽车到纯电动汽车 氢燃料电池汽车 混合动力汽车的节能原理 停车停机：在交通拥堵的城市，停车怠速时间超过总行驶时间的30%以上； 制动能量回收：在频繁加减速的城