燃料电池汽车PPT课件

✓ 磷酸燃料电池的效率比其它燃料电池低，
约为 ，其加热的时间也比质子交换膜燃
料电池长。优点是构造简单，稳定，电
解质挥发度低等。磷酸燃料电池可用作
公共汽车的动力。
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磷酸燃料电池基本结构
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引导问题5：各种燃料电池工作原理
4 熔融碳酸盐燃料电池
✓ 熔融碳酸盐燃料电池与上述讨论的燃料电池差异较大，这种电池使用“溶 化的锂钾碳酸盐”或者“溶化的锂钠碳酸盐”作为电解质。当温度加热到 650℃时，这种盐就会溶化，产生碳酸根离子，从阴极流向阳极，与氢结 合生成水，二氧化碳和电子。电子然后通过外部回路返回到阴极，在这过 程中发电。
燃料电池的基本组成有： 电极、电解质、燃料和催 化剂。二个电极被一个位 于它们之间的、携带有充 电电荷的固态或液态电解 质分开。在电极上，催化 剂，常用来加速电化学反 应。
燃料电池的组成及其反应特征
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引导问题4：燃料电池有哪些类型？
根据不同分类形式，燃料电池可分为多种：
1 按电解质类型分类
3）需要配备辅助电池系统
燃料电池可以持续发电，但不能充电和回收再生制动的反馈能量。通常在燃料电池汽 车上须增加辅助电池，来储存燃料电池富C裕HE的NL电I 能和在燃料电池汽车减速时接受再生6 制动时的能量。
引导问题3：燃料电池的基本原理？
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。
燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动
力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通
电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不
同。
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引导问题2：燃料电池汽车有哪些优缺点？
与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点： 1）燃料电池的能量转换效率极高。 2）零排放或近似零排放。 3）车辆性能接近内燃机汽车。 4）结构简单、运行平稳
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燃料电池与内燃机效率对比
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引导问题2：燃料电池汽车有哪些优缺点？
虽然氢燃料电池汽车在环保方面有很大的优势，但是它还处于发展的初级阶段 。如限制其发展的主要因素有： 1）生产成本高
常分为：碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）、磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel CelБайду номын сангаас，PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell， MCFC）、固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）、质子交换膜 燃料电池（Proton Exchange Membrane，PEMFC）以及甲醇燃料电池等。
目前，不论是液态氢、气态氢、储氢金属储存的氢，还有碳水化合物经过重整后转换 的氢是燃料电池的唯一燃料。氢气的产生、储存、保管、运输和灌装或重整，都比较 复杂，对安全性要求很高。燃料电池的燃料的生产、运输、储存等成本较高。
2）使用配套不足
由于氢燃料的生产、储存、运输等都存在一定的安全隐患，因此加氢站等基础网络设 施建设相对落后，这制约着燃料电池汽车的推广。
碱性燃料电池结构图
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引导问题5：各种燃料电池工作原理
3 磷酸燃料电池
✓ 磷酸燃料电池采用的是100%磷酸电解质， 其常温下是固体，相变温度是42℃。氢 气燃料被加入到阳极，在催化剂作用下 被氧化成为质子。氢质子和水结合成水 合质子，同时释放出两个自由电子。电 子向阴极运动，而水合质子通过磷酸电 解质向阴极移动，如下图所示。因此， 在阴极上，电子、水合质子和氧气在催 化剂的作用下生成水分子。
项目四 燃料电池汽车
学习目标
理解燃料电池汽车的基本概念，熟悉燃料电池的 工作原 理
了解燃料电池的类型 了解燃料电池汽车的优缺点
学习任务描述
燃料电池也是电池，那么燃料电池汽车与电动汽车的区别是 什么？燃料电池作为汽车的动力来源，它是如何工作的？
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学习任务
1. 燃料电池汽车基础知识 2. 燃料电池汽车的工作原理与结构 3. 燃料电池汽车的实例
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引导问题5：各种燃料电池工作原理
1 质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池的关键材料与部件为：①电催化剂；②电极（阴极与阳极）； ③质子交换膜；④双极板。基本构成为：电池本体、辅助系统（包括燃料及氧化剂 的循环回路，湿度、温度及压力的监控，产物水的输出及热交换装置等）和燃料及 氧化剂的储存（或制造）系统。在实际应用中，还有电池的安全系统和功率调节系 统。
2 按燃料电池发展分类
把磷酸燃料电池称为第一代燃料电池，把熔融碳酸盐燃料电池称为第二代燃料电池， 把固体氧化物燃料电池称为第三代燃料电池。这些电池均需用可燃气体作为其发电 用的燃料。
3 按燃料电池工作温度分类
把碱性燃料电池、固体高分子型质子膜燃料电池和磷酸型燃料电池称为低温燃料电池； 把熔融碳酸盐型燃料电池和固体氧化型燃料电池称为高温燃料电池，并且高温燃料 电池又被称为面向高质量排气而进行联合开发的燃料电池。
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引导问题5：各种燃料电池工作原理
2 碱性燃料电池
碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，其结构基本与质子交换膜 燃料电池相似，但其使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质。
碱性燃料电池的工作温度大约 。 因此起动也很快，但其电力密度 却比质子交换膜燃料电池的密度 低十来倍，在汽车中使用显得笨 拙。不过，它们是燃料电池中生 产成本最低的，因此可用于小型 的固定发电装置。
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学习任务
1. 燃料电池汽车基础知识 2. 燃料电池汽车的工作原理与结构 3. 燃料电池汽车的实例
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引导问题1：什么是燃料电池汽车？（视频：氢燃料汽车）
燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应 产生电流，依靠电机驱动的汽车。
其核心部件是燃料电池，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。