燃料电池电动汽车.pdf

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笛fi音 PI® ^ 燃料电池电动汽车是指以燃料电池为发电系统,利用其产生的电能驱动电动机,将电能 转化为机械能再传给传动系,从而驱动汽车行驶,本章介绍了燃料电池电动汽车的特点、类 型、结构组成、燃料电池、动力系统及燃料电池电动汽车应用实例。 燃料电触动汽车概述 6. 1.1燃料电池电动汽车基本术语 GB/T 24548—2009《燃料电池电动汽车术语》中规定了与燃料电池电动汽车相关的术 语及其定义。 (1) 燃料电池 燃料电池 (fuel cell)是将外部供应的燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转 化为电能、热能和其他反应产物的发电装置。 (2) 燃料电池电动汽车 燃料电池电动汽车 (fuel cell electric vehicle, FC.EV) 是以燃料电池系统作为动力源 或主动力源的车辆。 FCEV—般以质子交换膜燃料电池 (PEMFC)作为车载能量源。 燃料电池电动汽车是电动汽车 的一种,其动力系统主要由燃料电 池发电系统、燃料箱、驱动电机、 动力蓄电池等组成,采用燃料电池 发电作为主要能量源,通过电机驱 动汽车驱动车辆前进。本田汽车燃 料电池电动汽车动力系统如图6-1 所示。燃料电池是利用氢气与氧气 (或空气)在催化剂的作用下直接 经电化学反应 (而不是经过燃烧)产生电能的装置。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产 物,因此燃料电池车辆是无污染汽车,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2〜3倍,从能 源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是一种理想的车辆。 6. 1.2燃料电池电动汽车的特点 (1)优点 与传统汽车、纯电动汽车技术相比,燃料电池电动汽车具有以下优点。 82电动汽车技术 ① 零排放或近似零排放,绿色环保。燃料电池电动汽车在本质上是一种零排放汽车, 燃料电池没有燃烧过程,若以纯氢作燃料,通过电化学的方法,将氢和氧结合,生成物是清 洁的水;采用其他富氢有机化合物用车载重整器制氢作为燃料电池的燃料,生成物除水之外 还可能有少量的co2,但其排放量比内燃机要少得多,且没有其他污染排放 (如氧化氮、 氧化硫、碳氢化物或微粒)问题,接近零排放。与传统汽车相比既减少了机油泄漏带来的水 污染,又降低了温室气体的排放。 ② 能量转换效率高,节约能源。燃料电池的能量转换效率极高。燃料电池没有活塞或 涡轮等机械部件及中间环节,不经历热机过程,不受热力循环 (卡诺循环)限制,故能量转 换效率高,燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%,实际效率已达60%〜80%,是 普通内燃机热效率的2〜3倍(汽油机和柴油机汽车整车效率分别为16%〜18%和22%〜 24%)^因此,从节约能源的角度来看,燃料电池汽车明显优于使用内燃机的普通汽车。 ③ 燃料多样化.优化了能源消耗结构。燃料电池所使用的氢燃料来源广泛,自然界中, 氢能大量存储在水中,可采用水分解制氢,也可以从可再生能源获得,可取自天然气、丙 烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃料来源的多样化有利于能源供应 安全和利用现 有的交通基础设施 (如加油站等)。燃料电池不依赖石油燃料,各种可再生能源可以转化为 氢能加以有效利用,减少了对石油资源的依赖,优化了交通能源的构成。 ④ 续驶里程长,性能优于其他电池的电动汽车。采用燃料电池发电系统作为能量源, 克服了纯电动汽车续驶里程短的缺点,其长途行驶能力及动力性已经接近于传统汽车。燃料 电池汽车可以车载发电.只要带上足够的燃料,它可以把我们送到任何想去的地方。燃料电 池电动汽车在成本和整体性能上 (特别是行程和补充燃料时间上)明显优于其他电池的电动 汽车。 ⑤ 过载能力强。燃料电池除了在较宽的工作范周内具有较高的工作效率外,其短时过 载能力可达额定功率的200%或更大*更适合于汽车的加速、爬坡等工况。燃料电池的短时 过载能力可达200%的额定功率。 ⑥ 运行平稳、低噪声。燃料电池属于静态能量转换装置,除了空气压缩机和冷却系统 以外无其他运动部件.因此与内燃机汽车相比.摆脱了马达的轰鸣,运行过程中噪声和振动 都较小。 (2)缺点 汽车业界普遍认同的一个观点是,燃料电池技术是内燃机技术最好的替代物.代表了汽 车未来的发展方向。但如果将发展燃料电池汽车的几个制约因素考虑进来,则会发现燃料电 池汽车目前和今

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