氢燃料电池汽车灭火救援技术.doc

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(一)燃料电池汽车的定义

燃料电池汽车是指以直接燃料电池系统或间接燃料电池系统作为动力源或

主动力源的汽车。英文缩写是FCEV(FuelCellElectricVehicle)。

21世纪以来，世界汽车界的许多研究机构在燃料电池作为零排放和超低排

放汽车动力技术开发方面开展了大量的研究工作，氢能是传统化石能源理想的

替代能源载体，是能同时满足资源、环境和可持续发展要求的新能源。

燃料电池汽车按照燃料特点、燃料储存方式和多电源配置方式的不同主要

分为以下种类，见图。

(二)燃料电池汽车的分类(二)燃料电池汽车的分类

纯燃料电池电动汽车只有燃料电池

一个动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担；其动力系统如图所示。

燃料电池和蓄电

池一起为驱动电机提供能量，在汽车制动时，蓄电池将储存回馈的能量，其动力系

统结构如图所示。

燃料电池和超级

电容一起为驱动电机提供能量，在汽车制动时，超级电容将储存回馈的能量，其

动力系统结构如图所示。

燃

料电池、蓄电池和超级电容一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化成机械

能传给传动系，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电机变成发电机，蓄电池

和超级电容将储存回馈的能量，其动力系统结构如图所示。

在三种混合驱动中，FC+B+C(燃料电池+蓄电池+超级电容)组合被认为能够最

大限度满足整车动力和效率需求，但成本最高，结构和控制也最复杂。

目前燃料电池电动车动力系统的一般结构是FC+B(燃料电池+蓄电池)组合，

本节课程主要介绍采用燃料电池+蓄电池组合的以压缩氢为燃料的氢燃料电池汽车。

(三)燃料电池车辆识别

燃料电池汽车在车辆整体造型与传统燃油车差别不大，其辨识主要通过车

牌和车辆外部标识进行区分。

新能源汽车号牌分为小型新能源汽车号牌和大型新能源汽车号牌，其中小

型新能源汽车号牌为渐变绿色，大型新能源汽车号牌为黄绿双拼色。新能源汽

车号牌按照不同车辆类型实行分段管理，字母DABCE代表纯电动汽

车，字母FGHJK代表非纯电动汽车(包括插电式混合动力和燃料电池

汽车等)。在车辆号牌无损坏的情况下,可通过国家电动汽车号牌的规则来识

别事故车辆是否为燃料电池汽车，如图所示。

可通过观察车身，尤其是检查车尾部和车身侧面是否有氢燃料汽车标识

如FCEV电池图形、氢燃料汽车的英文缩写“FCEV”

(Electrievehicle）和燃料汽车”字样等，来确定是否为燃料电池汽车，

具体表现形式如图所示

(一)燃料电池汽车系统组成

氢燃料电池汽车一般由燃料电池反应堆、储氢罐、蓄电装置(动力蓄电池或超级

电容)、电机、电控系统等组成。储氢罐向燃料电池堆提供燃料氢，氢在燃料电池堆

中与氧气进行电化学反应产生电，然后供电机使用，在电控系统的指挥下驱动汽车前

进。当汽车制动或减速时，回收的能量可以储存在动力蓄电池或超级电容中，用来辅

助驱动车轮。其基本构造如图所示。

(二)氢燃料汽车运行原理

氢燃料电池汽车是一种结合氢燃料电池系统(A-B-C-D)的电动汽车(E)。

由氢气和氧气(来自环境空气)为燃料电池供电，产生为电池充电和运行电动机

所需的电力，具体原理如图所示。

(三)氢燃料电池汽车行驶工况

氢燃料电池汽车行驶工况分为启动、一般行驶、加速行驶以及减速行驶四种，

如

图。

(四)氢燃料电池汽车的系统组成

1.氢燃料电池

氢燃料电池，也叫质子交换膜燃料电池(PEMFC)，其基本单元由质子交换膜、

催化剂、电极、膜电极、集流板等组成。氢燃料电池是一种高效、清洁的发电装置，

可以不断地通过外界输入燃料，将化学能直接转化成电能并持续向外供电，作为一

种能量转化装置，仅将存储于燃料物质中的化学能转换成电能。

氢燃料电池，

即质子交换膜电池，

由于其工作温度、

能源动态响应较快

符合汽车使用特点，

目前在汽车领域应

用最为广泛。

氢燃料电池主要由阳极、阴极、电解质和外部电路4部分组成。

阳极：通入燃料气，在催化剂的作用下放出电子，生成正离子

阴极：通入氧化气(氧气或空气),在催化剂的作用结合电子，生成负离子

外部电路：传导电子到阴极并与氧化剂结合生成离子

电解质：传递离子和分离燃料气、氧化气，多为致密结构

以氢燃料电池为例，将氢气送到燃料电池的阳极板(负极)表面，经过催化剂

的催化作用，氢分解成氢离子和电子，氢离子(质子H+)通过质子交换膜(PEM)，

到达燃料电池阴极板(正极)，而电子不能直接穿过质子交换膜，电子只能通过外

部电路而到达燃料电池阴极板，从而产生电路电流。电子到达燃料电池阴极板后，

与氧气和氢离子反应结合生成水，见图。