燃料電池汽車演示文稿

燃料電池汽車演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共47頁(yè)。優(yōu)選燃料電池汽車當(dāng)前2頁(yè)，總共47頁(yè)。主要探究的內(nèi)容第一部分汽車行業(yè)的發(fā)展以及新能源汽車的一些常識(shí)1、簡(jiǎn)單介紹汽車的產(chǎn)生與發(fā)展2、為什么要發(fā)展新能源汽車3、研發(fā)新能源汽車的意義4、什么叫新能源汽車呢？5、新能源汽車的分類及其各自的特點(diǎn)當(dāng)前3頁(yè)，總共47頁(yè)。第二部分重點(diǎn)介紹燃料電池1、燃料電池的工作原理2、氫的制取途徑3、關(guān)進(jìn)技術(shù)4、重點(diǎn)講述燃料電池（主要是PEMFC）5、燃料電池汽車發(fā)展亟待解決的問題6、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7、發(fā)展前景當(dāng)前4頁(yè)，總共47頁(yè)。汽車的誕生與發(fā)展1.1769年，瓦特與博爾頓合作，發(fā)明了裝有冷凝器的蒸汽機(jī)。1774年11月，他倆又合作制造了真正意義的蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)曾推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)甚至社會(huì)的發(fā)展，并為汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)前5頁(yè)，總共47頁(yè)。2，1769年，法國(guó)人N·J·居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動(dòng)的三輪汽車。這輛汽車被命名為“卡布奧雷”，車長(zhǎng)7.32m，車高2.2m，車架上放置著一個(gè)像梨一樣的大鍋爐，前輪直徑1.28米，后輪直徑1.50米，前進(jìn)時(shí)靠前輪控制方向，每前進(jìn)12～15min需停車加熱15min，運(yùn)行速度3.5～3.9km/h。1771年造出第二部車，沒有真正跑過，現(xiàn)置于法國(guó)巴黎國(guó)家藝術(shù)館展出。盡管居紐的這項(xiàng)發(fā)明失敗了，但卻是古代交通運(yùn)輸（以人、畜或帆為動(dòng)力）與近代交通運(yùn)輸（動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)）的分水嶺，具有劃時(shí)代的意義。世界上第一輛蒸汽三輪車當(dāng)前6頁(yè)，總共47頁(yè)。3.1872年，德國(guó)工程師和發(fā)明家，戴姆勒設(shè)計(jì)出了四沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)，因此他被稱為現(xiàn)代汽車工業(yè)先驅(qū)。戴姆勒設(shè)計(jì)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前7頁(yè)，總共47頁(yè)。3.世界上第一輛汽車是由德國(guó)人卡爾·本茨（1844～1929）于1885年10月研制成功的，一舉奠定了汽車設(shè)計(jì)基調(diào)，即使現(xiàn)在的汽車也跳不出這個(gè)框框。他于1886年1月29日向德國(guó)專利局申請(qǐng)汽車發(fā)明的專利，同年的11月2日專利局正式批準(zhǔn)發(fā)布。因此，1886年1月29日被公認(rèn)為是世界汽車的誕生日，本茨的專利證書也成為了世界上第一張汽車專利證書。因此，本茨被稱為“現(xiàn)代汽車之父”。本茨和他的汽車當(dāng)前8頁(yè)，總共47頁(yè)。現(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展：經(jīng)過一百多年的發(fā)展，汽車行業(yè)也迎來了它蓬勃發(fā)展的幾十年。截止到2014年中國(guó)汽車保有量達(dá)到1.54億輛，而同期世界范圍內(nèi)汽車擁有量差不多為12億量。形成了以：通用福特戴姆勒-克萊斯勒豐田大眾本田日產(chǎn)標(biāo)致-雪鐵龍菲亞特寶馬等為龍頭各個(gè)品牌汽車蓬勃發(fā)展的局面。國(guó)產(chǎn)汽車中：比亞迪、吉利、奇瑞等通過科技創(chuàng)新也在一步步縮小著與世界發(fā)達(dá)國(guó)家之間的距離。當(dāng)前9頁(yè)，總共47頁(yè)。為什么要發(fā)展新能源汽車

--發(fā)展新能源汽車是當(dāng)今世界的時(shí)代潮流和必然選擇。1.近年來，曾支撐20世紀(jì)人類文明高速發(fā)展的以石油、煤炭和天然氣為主的石化能源出現(xiàn)了前所未有的危機(jī)，除其儲(chǔ)藏量不斷減少.2.汽車作為空氣污染的最大貢獻(xiàn)者，石化能源在使用后產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w排放到大氣中后，人為地導(dǎo)致了全球變暖，酸雨等環(huán)境問題。3.冰川融化，海平面上升使好多島嶼和海拔較低的地區(qū)直接受到被淹沒的危機(jī)。4.汽車尾氣的排放嚴(yán)重危及人類的健康，導(dǎo)致癌癥和呼吸道疾病增多。尤其是少年兒童的健康受到影響。居世界衛(wèi)生組織的一項(xiàng)調(diào)查表明，在導(dǎo)致全球兒童死亡的原因中呼吸系統(tǒng)疾病位列首位。汽油柴油為動(dòng)力的汽車難逃罪責(zé)。當(dāng)前10頁(yè)，總共47頁(yè)。研發(fā)新能源汽車的意義為了減少對(duì)化石燃料的依賴，減少因?yàn)榄h(huán)境污染帶來的一系列問題，人類必須找一種新的能源去替代之前的常規(guī)燃料，新能源汽車的研發(fā)成為了一個(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財(cái)富能力的新經(jīng)濟(jì)支柱。在汽車發(fā)展史上有里程碑式的意義。當(dāng)前11頁(yè)，總共47頁(yè)。什么叫新能源汽車呢？新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車的分類：純電動(dòng)汽車混合動(dòng)力汽車燃料電池電動(dòng)汽車氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車當(dāng)前12頁(yè)，總共47頁(yè)。純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車(BEV)是一種采用單一蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源的汽車，它利用蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過電池向電動(dòng)機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)汽車行駛。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。缺點(diǎn)：蓄電池單位重量?jī)?chǔ)存的能量太少，還因電動(dòng)車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，故購(gòu)買價(jià)格較貴；至于使用成本，有些試用結(jié)果比汽車貴，有些結(jié)果僅為汽車的1/7~1/3，這主要取決于電池的壽命及當(dāng)?shù)氐挠汀㈦妰r(jià)格。當(dāng)前13頁(yè)，總共47頁(yè)?；旌蟿?dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車(HybridElectricVehicle，HEV)是指驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系單獨(dú)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)系共同提供。因各個(gè)組成部件、布置方式和控制策略的不同，混合動(dòng)力汽車有多種形式。優(yōu)點(diǎn)：1、采用混合動(dòng)力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)較?。╠ownsize），此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。2、因?yàn)橛辛穗姵?，可以十分方便地回收下坡時(shí)的動(dòng)能。當(dāng)前14頁(yè)，總共47頁(yè)。3、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放。4、有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動(dòng)汽車遇到的難題。5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本。7、整車由于多個(gè)動(dòng)力源，可同時(shí)工作，整車的動(dòng)力性優(yōu)良。缺點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜；長(zhǎng)距離高速行駛省油效果不明顯當(dāng)前15頁(yè)，總共47頁(yè)。燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下．在燃料電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)的汽車。燃料電池電動(dòng)汽車實(shí)質(zhì)上是純電動(dòng)汽車的一種，主要區(qū)別在于動(dòng)力電池的工作原理不同。一般來說，燃料電池是通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電化學(xué)反應(yīng)所需的還原劑一般采用氫氣，氧化劑則采用氧氣，因此最早開發(fā)的燃料電池電動(dòng)汽車多是直接采用氫燃料，氫氣的儲(chǔ)存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲(chǔ)氫等形式。當(dāng)前16頁(yè)，總共47頁(yè)。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、零排放或近似零排放。2、減少了機(jī)油泄露帶來的水污染。3、降低了溫室氣體的排放。4、燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高（60%左右），整車燃油經(jīng)濟(jì)性良好。5、運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲。缺點(diǎn)：燃料電池成本高昂，同時(shí)使用成本（氫）也昂貴。當(dāng)前17頁(yè)，總共47頁(yè)。氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車是以氫發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的汽車。一般發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料是柴油或汽油，氫發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料是氣體氫。氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車是一種真正實(shí)現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染、零排放、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì)。優(yōu)點(diǎn)：排放物是純水，行駛時(shí)不產(chǎn)生任何污染物。缺點(diǎn)：氫燃料成本過高，而且氫燃料的存儲(chǔ)和運(yùn)輸按照技術(shù)條件來說非常困難，因?yàn)闅浞肿臃浅Ｐ?，極易透過儲(chǔ)藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問題，氫氣的提取需要通過電解水或者利用天然氣，如此一來同樣需要消耗大量能源，除非使用核電來提取，否則無法從根本上降低二氧化碳排放。當(dāng)前18頁(yè)，總共47頁(yè)。燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車的區(qū)別？燃料電池汽車也可以算作電動(dòng)汽車，但你可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個(gè)小時(shí)來充滿電。燃料電池汽車也是電動(dòng)汽車，只不過“電池”是氫氧混合燃料電池。和普通化學(xué)電池相比，燃料電池可以補(bǔ)充燃料，通常是補(bǔ)充氫氣。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。當(dāng)前19頁(yè)，總共47頁(yè)。關(guān)于燃料電池汽車工作原理燃料電池汽車的工作原理是，作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧氣發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生出電能來帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)汽車中的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而帶動(dòng)汽車的前橋（或后橋）等行走機(jī)械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車前進(jìn)。其核心部件燃料電池。通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能動(dòng)力。當(dāng)前20頁(yè)，總共47頁(yè)。氫燃料的制取途徑燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類（甲烷、汽油等）燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。單個(gè)的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動(dòng)力，滿足車輛使用的要求。儲(chǔ)氫罐一般放置于底盤的中部,或后排座椅的下方空間(傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)轎車的油箱位置),將氫氣罐分散存儲(chǔ)當(dāng)前21頁(yè)，總共47頁(yè)。關(guān)鍵技術(shù)燃料電池汽車的關(guān)鍵能源動(dòng)力技術(shù)包括電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、控制器技術(shù)。電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)和控制器技術(shù)是電動(dòng)汽車所特有的技術(shù)，這3項(xiàng)技術(shù)也是一直制約電動(dòng)汽車大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)的關(guān)鍵因素。當(dāng)前22頁(yè)，總共47頁(yè)。電機(jī)技術(shù)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)是所有電動(dòng)汽車必不可少的關(guān)鍵部件。使用較多的有直流有刷、永磁無刷、交流感應(yīng)和開關(guān)磁阻4種電機(jī)。直流有刷電機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，具有交流電機(jī)所不可比擬的優(yōu)良電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，所以直到20世紀(jì)80年代中期，仍是國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車用電機(jī)的主要研發(fā)對(duì)象。但是，由于直流電機(jī)價(jià)格高，體積和質(zhì)量大，因此在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用受到了限制。永磁無刷電機(jī)：可以分為由方波驅(qū)動(dòng)的無刷直流電機(jī)系統(tǒng)(BLD—CM)和由正弦波驅(qū)動(dòng)的無刷直流電機(jī)系統(tǒng)(PMSM)，它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應(yīng)電機(jī)基本相同，其主要優(yōu)點(diǎn)是效率可以比交流感應(yīng)電機(jī)高6個(gè)百分點(diǎn)，因此在電動(dòng)汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的研發(fā)熱點(diǎn)。這類電機(jī)具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應(yīng)快，非常適應(yīng)于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有極好的應(yīng)用前景。但價(jià)格較貴，永磁材料一般僅耐熱12c=0I以下。目前，由日本研制的電動(dòng)汽車主要采用這種電機(jī)。當(dāng)前23頁(yè)，總共47頁(yè)。交流感應(yīng)電機(jī)也是較早用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)的一種電機(jī)，它的調(diào)速控制技術(shù)比較成熟，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量小、成本低、運(yùn)行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、噪聲低、轉(zhuǎn)速極限高和不用位置傳感器等優(yōu)點(diǎn)，但因轉(zhuǎn)速控制范圍小、轉(zhuǎn)矩特性不理想，因此不適合頻繁啟動(dòng)、頻繁加減速的電動(dòng)汽車。美國(guó)以及歐洲研制的電動(dòng)汽車多采用這種電機(jī)。開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)具有簡(jiǎn)單可靠、可在較寬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)高效運(yùn)行，控制靈活、4象限運(yùn)行、響應(yīng)速度快和成本較低等優(yōu)點(diǎn)。但實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，SRM存在著轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、噪聲大、需要位置檢測(cè)器等缺點(diǎn)，所以應(yīng)用受到了限制。4種電機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是對(duì)于電動(dòng)汽車而言，由于電能是由各類電池提供的，價(jià)格昂貴而彌足珍貴，所以使用相對(duì)效率最高的永磁無刷電機(jī)是較為合理的，它已被廣泛應(yīng)用于功率小于100kW的現(xiàn)代電動(dòng)汽車上。當(dāng)前24頁(yè)，總共47頁(yè)?？刂破骷夹g(shù)控制器技術(shù)的變速和方向變換是靠電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置來完成的，其原理是通過控制電動(dòng)機(jī)的電壓和電流來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。目前電動(dòng)汽車上應(yīng)用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速，通過均勻改變電機(jī)的端電壓，控制電機(jī)的電流，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級(jí)調(diào)速。在電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展中，它也逐漸被其他電力晶體管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斬波調(diào)速裝置所取代。從技術(shù)的發(fā)展來看，伴隨著新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的應(yīng)用，電動(dòng)汽車的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應(yīng)用將成為必然的趨勢(shì)。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋向變換控制中，直流電機(jī)依靠接觸器改變電樞或磁場(chǎng)的電流方向，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的旋向變換，這使得控制電路復(fù)雜、可靠性降低。當(dāng)采用交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場(chǎng)三相電流的相序即可，可使控制電路簡(jiǎn)化。此外，采用交流電機(jī)及其變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收控制更加方便，控制電路更加簡(jiǎn)單。當(dāng)前25頁(yè)，總共47頁(yè)。二十一世紀(jì)以來，由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車幾乎都采用矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。矢量控制又有最大效率控制和無速度傳感器矢量控制，前者是使勵(lì)磁電流隨著電動(dòng)機(jī)參數(shù)和負(fù)載條件的變化，從而使電動(dòng)機(jī)的損耗最小、效率最大；后者是利用電機(jī)電壓、電流和電機(jī)參數(shù)來估算出速度，不用速度傳感器，從而達(dá)到簡(jiǎn)化系統(tǒng)、降低成本、提高可靠性的目的。直接轉(zhuǎn)矩控制克服了矢量控制中解耦的問題，把轉(zhuǎn)子磁通定向變換為定子磁通定向，通過控制定子磁鏈的幅值以及該矢量相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角，從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)矩的目的。由于直接轉(zhuǎn)矩的控制手段直接、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制性能優(yōu)良和動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速，因此非常適合電動(dòng)汽車的控制。隨著電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、專家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電機(jī)控制系統(tǒng)。它們的應(yīng)用將使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)迅速，抗干擾能力強(qiáng)，參數(shù)變化具有魯棒性，可大大提高整個(gè)系統(tǒng)的綜合性能。當(dāng)前26頁(yè)，總共47頁(yè)。電池技術(shù)電池性能指標(biāo)：電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車用電池的主要性能指標(biāo)是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環(huán)壽命(L)和成本(C)等。要使電動(dòng)汽車能與燃油汽車相競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵就是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)的高效電池。當(dāng)前27頁(yè)，總共47頁(yè)。比能量(E)：（單位質(zhì)量或體積所蘊(yùn)含的能量）能量密度(Ed):（單位體積所具有的能量）比功率(P):（發(fā)動(dòng)機(jī)最大凈功率/汽車總質(zhì)量）、當(dāng)前28頁(yè)，總共47頁(yè)。電池的發(fā)展歷程第1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池(VRLA)，由于其比能量較高、價(jià)格低和能高倍率放電，因此是目前惟一能大批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車用電池。第2代是堿性電池，主要有鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子和鋰聚合物等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程，但其價(jià)格卻比鉛酸電池高。第3代是以燃料電池為主的電池，燃料電池直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能量轉(zhuǎn)變效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反應(yīng)過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進(jìn)行，因此是理想的汽車用電池。一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。燃料電池大致分為5類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）當(dāng)前29頁(yè)，總共47頁(yè)。質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車的燃料電池是一種稱為質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料，以空氣為氧化劑，不經(jīng)歷熱機(jī)過程，不受熱力循環(huán)限制，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)際效率達(dá)60%-80%。能量的轉(zhuǎn)換效率高，是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2～3倍。同時(shí)，它還具有噪音低、無污染、壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)迅速、比功率大和輸出功率可隨時(shí)調(diào)整等特性，使得PEMFC非常適合用作交通工具的動(dòng)力源。當(dāng)前30頁(yè)，總共47頁(yè)。燃料電池的技術(shù)原理燃料電池其原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負(fù)兩個(gè)電極(負(fù)極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是個(gè)催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。電池工作時(shí)，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池。當(dāng)前31頁(yè)，總共47頁(yè)。氫-氧燃料電池反應(yīng)原理電子式氫-氧燃料電池反應(yīng)原理這個(gè)反應(yīng)是電解水的逆過程。電極應(yīng)為：負(fù)極：H2

+2OH-→2H2O+2e-正極：1/2O2+H2O+2e-→2OH-電池反應(yīng)：H2+1/2O2==H2O當(dāng)前32頁(yè)，總共47頁(yè)。另外，只有燃料電池本體還不能工作，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽(yáng)極）和空氣極（陰極）、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過。當(dāng)前33頁(yè)，總共47頁(yè)。燃料電池反應(yīng)的具體流程在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2分解成H+和e-，H+移動(dòng)到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的O2發(fā)生反應(yīng)。e-經(jīng)由外部的負(fù)荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應(yīng)。一系例的反應(yīng)促成了e-不間斷地經(jīng)由外部回路，因而就構(gòu)成了發(fā)電。并且從上式中的反應(yīng)式可以看出，由H2和O2生成的H2O，除此以外沒有其他的反應(yīng)，H2所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能。但實(shí)際上，伴隨著電極的反應(yīng)存在一定的電阻，會(huì)引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。引起這些反應(yīng)的一組電池稱為組件，產(chǎn)生的電壓通常低于一伏。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離，采用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定，電流與電池中的反應(yīng)面積成比。當(dāng)前34頁(yè)，總共47頁(yè)。氫的獲取與儲(chǔ)存由于燃料電池反應(yīng)的原料為氫，所以氫氣的獲取和儲(chǔ)存成為了我們研究的熱門話題。氫的來源可以是壓縮氫或液態(tài)氫，它被直接裝在車內(nèi)的高壓瓶中或其他吸附介質(zhì)中；也可以通過氫氣發(fā)生器由汽油乙醇或天然氣等，在車上經(jīng)過加熱與水放映直接制?。ㄟ@時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一些二氧化碳）。用戶可以在加油站或者加氫站直接添加燃料。1.氫的儲(chǔ)存介質(zhì)：汽車使用的氫能以氣態(tài)形式在高達(dá)30mpa的壓力下于罐中儲(chǔ)存和運(yùn)輸，或在-253攝氏度的低溫罐中以液態(tài)儲(chǔ)存和運(yùn)輸。在小功率應(yīng)用中，氫儲(chǔ)存于金屬氫化物中或者存儲(chǔ)于經(jīng)特殊處理的碳化物中。無論是液態(tài)或者氣態(tài)，都必須注意到首先要消耗很大一部門能量去壓縮或液化氫氣。而且氫儲(chǔ)存介質(zhì)的能量密度要低于普通燃料油箱。當(dāng)前35頁(yè)，總共47頁(yè)。甲醇的催化：CH3OH是由天然氣制成的（為什么要制成甲醇），其效率約為65%。與氫相比，它的優(yōu)點(diǎn)是像傳統(tǒng)燃料那樣制成液態(tài)。由于甲醇的腐蝕性比汽油和柴油更強(qiáng)，不能用現(xiàn)有的燃油箱去儲(chǔ)存。利用250攝氏度到450攝氏度的水蒸氣加溫可在催化劑的作用下把甲醇分解為H2、CO2和CO.在進(jìn)一步轉(zhuǎn)化過程中CO和水反應(yīng)生成H2和CO2。殘留的CO必須經(jīng)過氣體凈化器中除去，因?yàn)镃O對(duì)燃料電池的電極極為有害。汽油的催化：汽油的優(yōu)點(diǎn)是它的密度能量高，分布廣泛。使用方便。但是汽油經(jīng)轉(zhuǎn)化為H2比CH3OH更困難。汽油在800到900攝氏度的高溫下才能和水部分氧化成為H2CO2和CO。同樣的問題殘留的CO對(duì)電池有害。而且汽油催化需要一個(gè)復(fù)雜的高溫過程，而整個(gè)過程中產(chǎn)生的結(jié)焦對(duì)催化劑起到抑制作用，將產(chǎn)生不良影響。當(dāng)前36頁(yè)，總共47頁(yè)。燃料電池汽車發(fā)展亟待解決的問題1、燃料電池成本問題。論及原理，燃料電池汽車的工作其實(shí)挺簡(jiǎn)單：氫氣和氧氣經(jīng)過質(zhì)子交換膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生水的同時(shí)也發(fā)了電。得到的電量驅(qū)使汽車行駛。但是一個(gè)反應(yīng)片只能產(chǎn)生不足1V的電壓，所以必須用多個(gè)反應(yīng)片串聯(lián)成為一個(gè)反應(yīng)堆。像通用公司的Hy-Wire燃料電池采用了200個(gè)反應(yīng)片，F(xiàn)CX采用了400個(gè)，都是串聯(lián)的形式。目前燃料電池貴的原因是，如果這幾百個(gè)反映片中有一個(gè)壞了，整個(gè)電池就完全無法使用了。質(zhì)子交換膜表面鍍有貴金屬催化劑，如，Pt.貴金屬成本居高不下，僅燃料電池反應(yīng)堆的成本就在2000-5000美元/kw左右，也就是說，要制造一個(gè)功率為100KW的氫燃料電池組，就要20-50萬美元。當(dāng)前37頁(yè)，總共47頁(yè)。2、氫的儲(chǔ)存問題。目前，研究燃料電池汽車的各公司都已經(jīng)不約而同的采用了儲(chǔ)氣罐的形式來存放氫氣。但這并不是意見容易工科的技術(shù)，因?yàn)闅錃馐蔷哂斜Φ幕钚詺怏w。剛開始的研究者并不是這么做的。各國(guó)的汽車廠商在開發(fā)燃料電池汽車的過程中，都曾試制過載有“改制器”的“改質(zhì)型車”。所謂改制器就是利用甲醇或汽油來制造電池所需要的燃料氫氣的裝置。其初衷是為了減少攜帶氫氣而存在的危險(xiǎn)。但從結(jié)果上來看甲醇（汽油）改質(zhì)的汽車啟動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)，甲醇需要加熱到200攝氏度，汽油甚至達(dá)到800度。影響了性能發(fā)揮。并且會(huì)產(chǎn)生較多的CO2，不能算環(huán)保。最后大家殊途同歸選擇了儲(chǔ)氫罐。目前，加氫站的普及還需時(shí)日。安全的保存氫氣也是一問題?，F(xiàn)在各個(gè)研究機(jī)構(gòu)主要從箱體的壓強(qiáng)材料方面入手解決這個(gè)問題當(dāng)前38頁(yè)，總共47頁(yè)。3、燃料電池的效率和壽命問題在用燃料電池做汽車動(dòng)力時(shí)，從氫的儲(chǔ)存器到車輪的效率大約降到30%。這些損失是有燃料電池的監(jiān)控和運(yùn)行所要求的輔助系統(tǒng)（如空壓機(jī)、冷卻劑泵、風(fēng)扇冷卻器、控制裝置和必要的氣體交換）造成的。除了燃料電池本身的效率還要考慮電驅(qū)動(dòng)裝置的效率。目前還不能預(yù)計(jì)PEMEC燃料電池在汽車上的動(dòng)態(tài)運(yùn)行條件下的使用壽命。由于在所有的使用中都涉及催化劑，隨著時(shí)間的推移，燃料電池會(huì)遇到其電極上催化作用減弱的情況，其結(jié)果是燃料電池的電壓和效率下降，稱之為退降。但可以設(shè)想，經(jīng)過長(zhǎng)期努力，燃料電池驅(qū)動(dòng)的使用壽命將會(huì)與內(nèi)燃機(jī)接近。當(dāng)前39頁(yè)，總共47頁(yè)。對(duì)燃料電池的環(huán)保評(píng)價(jià)對(duì)燃料電池在環(huán)境保護(hù)方面的實(shí)際評(píng)價(jià)，目前還只能停留在圖樣上。在排放方面，不僅要考慮汽車在使用中的直接排放，還要考慮在氫燃料提取和燃料電池在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中的排放。實(shí)際中，氫燃料的開發(fā)存在諸多困難。氫主要以化合物的方式存在，目前還沒有找到廉價(jià)的提取方法。美國(guó)政府建議從天然氣、石油甚至是核能中提煉氫。但氫的提煉中需要消耗相當(dāng)多的能源，而產(chǎn)生的大量廢氣足以讓大氣層變成黑色，簡(jiǎn)直是得不償失。環(huán)保主義者丹尼爾-貝克說“從這些能源中提煉氫是最污染的方法了。我們還要花費(fèi)幾千萬美元才能從石油中提煉氫，這就像是跑到麥當(dāng)勞去減肥?！痹谏a(chǎn)和運(yùn)輸燃料電池的過程中，不可避免的會(huì)有10%-20%的燃料泄露泄露到大氣中，氫氧結(jié)合使距離地面50km左右的同溫層水蒸氣含量大副增加令地球出現(xiàn)多云天氣的機(jī)會(huì)增多。有可能導(dǎo)致同溫層氣溫降低0.5度，延緩南北極春天的到來，增大南極上空的臭氧空洞，導(dǎo)致更多的紫外線照在大地，對(duì)地球上的生物產(chǎn)生不良影響。對(duì)此要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。當(dāng)前40頁(yè)，總共47頁(yè)。國(guó)外燃料電池汽車技術(shù)的進(jìn)展目前，美、日、法、德等發(fā)達(dá)國(guó)家都在潛心致力于燃料電池汽車的研究，已開發(fā)出多種型號(hào)的樣車。通用與豐田、美國(guó)國(guó)際燃料電池公司和東芝、奔馳和西門子、雷諾和意大利的DeNora等一些大公司都紛紛組成強(qiáng)大的跨國(guó)聯(lián)盟，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，聯(lián)合開發(fā)燃料電池汽車。其中大部分廠商已經(jīng)完成了研發(fā)，進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段。美國(guó)燃料電池汽車的研發(fā)始于20世紀(jì)60年代，美國(guó)能源部、電力研究所和氣體研究協(xié)會(huì)等部門都有投入。1991年，美國(guó)研制出了世界上最早的燃料電池概念車LaserCellTM該車使用貯氫合金作為燃料來源，燃料電池功率12.5kw,續(xù)駛里程303KM.1993年，美國(guó)政府組織“新一代汽車聯(lián)合體”燃料電池汽車開發(fā)計(jì)劃，注資15億美元開發(fā)采用常規(guī)燃料和代用燃料50KW車用質(zhì)子交換膜燃料電池，并研發(fā)油耗只有3L/100km的超跑。當(dāng)前41頁(yè)，總共47頁(yè)。2002年通用公司推出基于歐寶賽飛利MPV改進(jìn)的氫動(dòng)3號(hào)燃料電池原型轎車。標(biāo)志著通用公司的燃料電池汽車技術(shù)走在了世界的前列。該車用存于68L不銹鋼罐內(nèi)的液態(tài)氫，動(dòng)力（60kw）由200個(gè)電池群組供應(yīng)，百公里加速時(shí)間為16S，最高時(shí)速160km/h，續(xù)駛里程可達(dá)270~400km.已完成7。5萬公里的路試。2001年8月通用公司推出了世界上首輛配置汽油轉(zhuǎn)化器的燃料電池汽車，一款基于雪佛蘭S10皮卡的原型車。這一裝置可以從汽油中提取氫氣，因而被視為一個(gè)理想的過渡性方案。同年，通用公司還開發(fā)出自主魔力燃料電池概念車。該車主要是線傳操控電子控制技術(shù)使其操控、制動(dòng)、和其他車載系統(tǒng)通過電子方式而不是機(jī)械方式進(jìn)行控制。2002年5月20日戴-克集團(tuán)的甲醇改質(zhì)型汽車從舊金山出發(fā)成功的橫穿了北美大陸，歷經(jīng)16天之后抵達(dá)華盛頓特區(qū)行駛距離為5250km最高時(shí)速145km/h。當(dāng)前42頁(yè)，總