燃料电池综述
车用燃料电池系统控制策略综述
车用燃料电池系统控制策略综述燃料电池系统作为一种新型的动力系统，具有高效、清洁、环保的特点，被广泛应用于车辆领域。
而车用燃料电池系统的控制策略则起着至关重要的作用，决定着燃料电池系统的性能和效能。
本文将对车用燃料电池系统控制策略进行综述，从控制目标、控制策略和优化方法三个方面进行探讨。
一、控制目标车用燃料电池系统的控制目标主要包括以下几个方面：1. 充电控制：充电控制是指燃料电池系统在车辆行驶过程中进行电池充电的过程。
合理的充电控制可以提高燃料电池的能量利用率和寿命。
2. 放电控制：放电控制是指燃料电池系统在车辆需要动力时将储存的能量转化为电能输出。
合理的放电控制可以提供稳定的动力输出。
3. 燃料电池温度控制：燃料电池的温度对其工作性能有着重要影响。
合理的温度控制可以提高燃料电池的效率和寿命。
4. 氢气流量控制：氢气流量控制是指控制燃料电池的氢气供应，确保燃料电池持续供氢。
合理的氢气流量控制可以提供稳定的能源供应。
二、控制策略车用燃料电池系统的控制策略主要包括以下几种类型：1. PID控制策略：PID控制策略是一种经典的控制方法，通过比例、积分和微分三个控制参数的组合调节，实现对燃料电池系统的控制。
这种控制策略简单易实现，但对系统的响应速度和稳定性要求较高。
2. 模糊控制策略：模糊控制策略利用模糊数学理论建立控制规则，模糊控制器可以根据系统的输入和输出信息进行模糊推理和模糊决策，实现对燃料电池系统的控制。
这种控制策略适用于非线性系统，对于车用燃料电池系统的控制具有较好的鲁棒性。
3. 预测控制策略：预测控制策略通过对系统进行建模和预测，生成控制序列，实现对燃料电池系统的控制。
这种控制策略可以预测未来的输出值，对系统的动态响应和稳定性有较好的控制效果。
4. 优化控制策略：优化控制策略通过建立优化模型，选择最优的控制变量组合，实现对燃料电池系统的控制。
这种控制策略可以进一步提高系统的能效和性能。
三、优化方法针对车用燃料电池系统的控制问题，还可以采用以下几种优化方法：1. 遗传算法：遗传算法是一种模拟自然界生物进化原理的优化算法，通过模拟遗传、交叉和变异操作，搜索系统的最优解。
燃料电池概述
燃料电池概述随人口增长和人类生活方式的改变，对能源的需求量日益增加。
根据IEA （International Energy Agency）2016年的报告，2040年全球的能源消耗量将增加到2012年的1.5倍。
因此，发展清洁，可再生的能源十分重要。
与此同时，另一个人类面临的难题是地球上这些不可再生的化石燃料其储量有限。
经过科研技术人员多年努力，不同的清洁能源例如太阳能，风能，化学转化能源等相继获得发展和应用。
其中以氢气为燃料的燃料电池凭借清洁无污染、能量转化效率高等优点受到高度关注。
1、燃料电池发展历史燃料电池最早的原型装置是在1839年由英国的William Robert Grove发明。
但受制于当时的技术瓶颈及内燃机的大放异彩，燃料电池造价昂贵且耐久性差，并没有得到人们过度的关注。
伴随着人类对于石油将会枯竭的恐惧，以及1980年后Dupont公司发明的含氟高分子电解质膜Nafion使得质子交换膜燃料电池的耐久性得到较大幅度的提升，燃料电池作为下一代清洁能源的强有力候选再一次吸引广大关注。
在过去的二十年，降低成本和性能提升方面的突破使得燃料电池在和传统能源比较时更具竞争力。
越来越多的燃料电池在各个领域得到应用。
2005年以来日本政府推出面向家庭的燃料电池ENE·FARM，截至2018年3月，该项目已经部署了超过二十万套家用燃料电池设备，实现了家用燃料电池的商业化。
燃料电池汽车（Fuelcellvehicle，FCV）的发展同样引人注目，自丰田2014年发布全球首辆FCV “Mirai”以来，本田、日产、宝马、通用、现代等全球知名汽车厂商近年来竞相推出各自的FCV，不禁让人联想燃料电池汽车的时代已经到来。
2、燃料电池的分类燃料电池通常根据电解液的种类或者燃料种类进行分类。
燃料电池的类型主要有质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）、碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）、磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）、固态氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）。
燃料电池范文
燃料电池范文
燃料电池
燃料电池
概述
燃料电池（Fuel Cells）是一种新型的电池，它可以将氢气（或其他
几种气体，如煤气）与氧气通过电化学反应转换为电能，是一种清洁的能
量转换技术。
燃料电池技术可以将氢和氧转换为水，并释放大量的电能。
这种技术的优点是可以替代基于化石燃料的传统能源，减少对环境的污染。
工作原理
燃料电池的工作原理是，在电解液（电解质液）中，燃料（如氢气）
与氧气发生电化学反应，生成电流和水，从而产生电能。
电解液由电解质
构成，而这些电解质使燃料电池能够更有效地转换氢气和氧气为电能。
结构
燃料电池的基本结构包括电解质层、氧化层、燃料供应层、电极和导
电支撑层。
电解质层由薄的电解质膜组成，用来引导电流和控制反应。
氧
化层由氧接受催化剂和形成氧的分子组成，它可以从外部吸收氧，并把氧
的离子传递出去。
燃料供应层由负责传输燃料的催化剂和帮助燃料输入燃
料电池的结构所组成。
电极是在燃料电池中用来收集和输出电流的电极。
最后，导电支撑层由阻断气体和电解液的导电材料组成，它可以支撑催化
剂层，并把催化剂层和外壳连接起来。
种类。
燃料电池的研究进展综述
燃料电池的研究进展综述⼀. 燃料电池简介1.定义燃料电池(Fuel Cells)是⼀种不需要经过卡诺循环的电化学发电装置，能量转化率⾼。
燃料和空⽓分别送进燃料电池，电就被奇妙地⽣产出来。
它从外表上看有正负极和电解质等，像⼀个蓄电池，但实质上它不能“储电”⽽是⼀个“发电⼚”。
由于在能量转换过程中，⼏乎不产⽣污染环境的含氮和硫氧化物，燃料电池还被认为是⼀种环境友好的能量转换装置。
由于具有这些优异性，燃料电池技术被认为是21世纪新型环保⾼效的发电技术之⼀。
随着研究不断地突破，燃料电池已经在发电站、微型电源等⽅⾯开始应⽤。
2.基本结构燃料电池的基本结构主要是由四部分组成，分别为阳极、阴极、电解质和外部电路。
通常阳极为氢电极，阴极为氧电极。
阳极和阴极上都需要含有⼀定量的电催化剂，⽤来加速电极上发⽣的电化学反应，两电极之间是电解质。
图1.燃料电池基本结构⽰意图3.分类⽬前燃料电池的种类很多，其分类⽅法也有很多种。
按不同⽅法⼤致分类如下：(1)按运⾏机理来分类：可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池；(2)按电解质的种类来分类：有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质；图2.燃料电池分类详细介绍(3)按燃料的类型来分类：有直接式燃料电池和间接式燃料电池；(4)按燃料电池⼯作温度分：有低温型(低于200℃)；中温型(200-750℃)；⾼温型(⾼于750℃)。
4.原理燃料电池的⼯作原理相对简单，主要包括燃料氧化和氧⽓还原两个电极反应及离⼦传输过程。
早期的燃料电池结构相对简单，只需要传输离⼦的电解质和两个固态电极。
当以氢⽓为燃料，氧⽓为氧化剂时，燃料电池的阴阳极反应和总反应分别为：阳极：H2 → 2Ｈ＋＋2ｅ-阴极：1/2 O2＋2Ｈ＋＋2ｅ-→Ｈ2O总反应：H2＋1/2Ｏ2 →H2O其中，Ｈ2通过扩散达到阳极，在催化剂作⽤下被氧化成和ｅ-，此后，Ｈ通过电解液到达阴极，⽽电⼦则通过外电路带动负載做功后也到达阴极，从⽽与O2发⽣还原反应（ORR）。
简述燃料电池发展现状
简述燃料电池发展现状
燃料电池作为一种新型的清洁能源技术，具有高效能转换、零排放和可持续供应的优点，已经成为全球能源领域的研究热点之一。
目前，燃料电池发展呈现出以下几个主要现状。
首先，燃料电池技术已经取得了显著的进展。
在研究和工程实践中，燃料电池的效率逐渐提高，寿命延长，可靠性增强。
各种类型的燃料电池如质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等也在不断改进和优化。
其次，燃料电池应用领域广泛扩展。
燃料电池技术已经应用于交通运输、电力生产、军事设备、航空航天等领域。
其中，燃料电池汽车是燃料电池技术最为广泛应用的领域之一，多个国家和地区已开始推广和销售燃料电池汽车，并建立了相关的充电基础设施。
再次，燃料电池成本逐渐降低。
随着技术进步和规模效应的发挥，燃料电池的制造成本逐步下降，越来越多的厂家开始批量生产燃料电池产品，进一步推动了成本的降低。
这也是燃料电池走向商业化的重要条件之一。
最后，燃料电池的相关政策和法规正在逐步完善。
为了促进燃料电池技术的发展和应用，各国政府纷纷制定了一系列支持政策，包括财政补贴、减税和建设充电基础设施等。
此外，为了规范燃料电池行业，相关法规也在逐步完善，确保燃料电池的安全性和可靠性。
总体来说，燃料电池技术发展迅速，应用领域逐渐拓宽，成本逐渐降低，并且得到了政府的支持和相关法规的完善。
随着技术的不断进步和市场的不断扩大，燃料电池有望成为未来清洁能源领域的重要组成部分。
燃料电池全面总结
• (3)熔融固体氧化物 • 负极：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O
• 正极：2O2+8e- = 4O2• (4)熔融碳酸盐
思考：氨气构成燃料电池，其电池反应原理为 4NH3+3O2═2N2+6H2O ，电极反应如何写？
练3 如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的 甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用 下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经 内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为： 2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。 下列说法中正确的是 ( AC) A、左边的电极为负极，a处通入甲醇 B、右边的电极为负极，b处通入空气 C、电池负极的反应式为： CH3OH+H2O－6e-=CO2+6H+ D、电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-
燃料电池全面总结
一 定义：燃料电池是一种不经过燃烧，将燃 料化学能经过电化学反应直接转变为电能 的装置。 优点：高效、环保。
注：
（1）两电极材料可以相同，只起导电的作用。 （2）反应物不是储存在电池内部，而由外设装 备提供燃料和氧化剂。 通燃料的电极为负极，通氧气的电极为正极。
常考燃料：H2 CO CH4 C2H6(乙烷）C3H8(丙烷） CH3OH C2H5OH NH3 N2H4(肼)
注：碱性条件下CO2和OH-反应最终生成CO32思考：乙醇燃料电池在碱性条件下的负极反应？
简述燃料电池的发展现状
简述燃料电池的发展现状#1.燃料电池的概念和种类燃料电池是将化学能直接转化为电能的一种设备，根据使用的燃料和氧化剂种类不同，燃料电池又分为数十种类型,如氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、直接醇燃料电池、固体氧化物燃料电池等等。
#2.燃料电池的发展现状燃料电池的发展涉及科学技术、专业制造和应用推广三个阶段。
目前已经进入应用推广阶段，处于快速发展的时期。
燃料电池具备高效率、环保、可靠性好、自由度大等特性，被认为是二十一世纪最有发展潜力的绿色能源之一。
世界各地的科研机构在燃料电池的研究上一直辛勤耕耘，据统计2020年全球燃料电池市场规模达到45.54亿美元，预计在2019-2027年间，复合年增长率为15.5%。
同时，随着低碳经济的推进，燃料电池作为清洁能源的一种，未来市场规模有望进一步扩增。
#3.燃料电池在中国的发展现状近年来，中国的燃料电池行业也迎来了春天。
政策扶持、市场需求、技术突破等多重因素，共同推动了燃料电池技术的进步和产业的发展。
中国政府对于燃料电池的扶持力度很大, 早在 2016年, 国家就在《能源技术革命创新行动计划》中明确提出，2030年，中国燃料电池系统的体积和质量将达到国际先进水平。
此外，一系列的政策措施也都在有力推动燃料电池的发展和应用。
2020年以来，已经有多个省份出台了燃料电池推广政策，积极推动燃料电池车辆的商业运营。
技术上，中国在燃料电池关键材料、堆系统、整车集成等方面已取得了不小的进展，甚至在一些领域已经达到国际先进水平。
比如，氢燃料电池公交车、物流车等多个领域的产品已经形成了规模化生产。
市场需求也在不断推动中国燃料电池的发展。
不仅仅是陆上交通，包括船舶、无人机、通信基站等领域，都对燃料电池技术有着强烈的需求。
在清洁能源推广大潮下，燃料电池在中国的发展前景充满了希望。
锂硫电池综述
锂硫电池综述
锂硫电池是新型的燃料电池，它的原料是有机硫，并结合某些无机添加剂，具有优越的安全性能，运行可靠性和高效低温供电等优点。
比起传统的保护电池，锂硫电池更加安全、更加可靠。
在回收利用方面也有
一定的优势，因为它采用有机硫作为原料，只有当温度到达230°C时，才
会有皮碳化的可能，电池的温度不会突然瞬间上升，所以它有较高的安全性。
此外，与传统保护电池相比，锂硫电池的运行更加可靠，它没有传统的
锂电池的高温老化现象，可以一直维持高效低温供电运行效率，这使得其能
满足大多数应用场合的需求，不受气温变化和其他因素的影响。
另外，锂硫电池行之有效地解决了燃料电池的污染问题，由于比纯碳氢
化物添加剂可以降低污染物的排放，所以它的排放特性更好，可以有效满足
相关的环保要求。
总而言之，锂硫电池具有优越的安全性能、运行可靠性和高效低温供电
等优点，它具备优于传统保护电池的优势，是未来发展潜力巨大的新兴电池
技术。
因此，政府和企业都应该加大对其发展的投入，以加强绿色能源技术
发展，实现可持续发展。
燃料电池技术综述
今 天 ，发 达 国家 中与 汽 车 、能 源相 关 的大 公 司 均
ｌ 已引 起 了世 界 各 国 的高 度 重 视 ，发 达 国家 已投 入 巨 资
工作原理 、＿作 方式两个方 面将燃料 电池与传统 电池和热机发 电机作 了类 比，辟清 了它们之 问的联 系和差异。此 外， Ｔ －
本 文还 简要 阐 述 了 当前 燃料 电池 大规 模 商 业 化 遇 到 的 主 要 问题 。
关键词 ：燃料 电池 ；综述 ；传统 电池 ；热机发 电机
１ 引 言 ．
车 、 空航 天 等领 域 。 航
燃 料 电池 有 着 广 阔 的应 用 前 景 ，本 文通 过 收集 到
的各 种 资料 总 结 概括 了燃 料 电池 这 种新 技 术所 蕴 藏 的
前景 ：
２ 燃料 电池概述 ．
２１ 料 电 池 工 作 过 程 简 述 ．燃
关 于燃 料 电池 的具 体 Ｔ 作 过 程 ，读 者 可 以查 阅 相
燃 料 电池 技 术 综 述
姜 亮
（ 重庆大学 低品位能源利用技术及系统教 育部重点实验室， 重庆 ４ ０ ４ ０ ０ ４）
摘 要 ：燃料 电池作 为一种 新能源技 术 ，有着广 阔的应 用前景 。而很 多读者对燃料 电池这 个概 念还很 陌生 ，甚至混 淆 了
其与传统 电池 的区别和差异 。本 文主要 从燃料 电池的一般 定义 、分 类、特 点及应 用等 方面作 了综述性介 绍。本文还从
作 过程 的认 识作 介 绍 。 －
第 四代发 电方 式 ； ３ 、燃 料 电池 被 认 为 是 ２ 世 纪 首选 的 高效 洁净 的 １ 发 电技 术 ，如 美 国把 燃 料 电池 列 为 仅 次 于 基 因组 计 划
燃料电池总结
燃料电池总结《燃料电池总结》说起燃料电池啊，我整体的感受就是它是个挺神奇的东西。
感觉像是一个宝藏，越挖掘越有惊喜。
先说说我的具体收获吧。
首先，燃料电池是一种把燃料中的化学能直接转化为电能的装置，这一点就很独特。
就好比是把煤炭直接变成电一样方便，不过实际是氢气这类燃料。
它不像普通电池那样储能有限，只要有燃料供应，就能持续发电。
像在一些特定的场景，比如燃料电池汽车，只要给车加氢气，车就能一直跑，不像燃油车尾气排放那么多污染物，也不像纯电车还得担心充电时长和续航里程。
重要发现呢，我发现燃料电池的效率比较高。
一般传统发动机在能量转换过程中会有很大的损失，但是燃料电池就不一样了。
打个比方，传统发动机可能把一桶燃料的能量只有一部分能真正发挥出来让车动起来，而燃料电池能利用的能量占比就高很多。
这里值得深入想想为什么会有这么大的差距呢？哦，原来是因为燃料电池的反应原理相对更简单直接。
现在想想，我也有一些反思的地方。
以前总以为燃料电池离我们生活很远，但实际上它一直在悄悄发展着，而我却没有足够关注。
这让我意识到不能忽视这些新兴技术的发展，也许它很快就能在更多领域广泛应用了。
而且，燃料电池的成本还是比较高的，不管是制造燃料电池的材料，还是配套的加氢之类的设施，都是限制它快速普及的因素。
这就像盖房子，盖房子的砖头本身就很贵，还找不到合适的工匠（配套设施），那房子哪能快速盖好呢？总的来说，我的启示就是燃料电池是未来很有潜力的一种技术。
我们要多多关注它的发展，也许在不久的将来，它就能解决现有的能源和环境一些难题。
要想让它走入大众生活，降低成本是关键，从材料研发到销售各个环节都得努力。
而且对于新能源技术，我们要有更敏锐的眼光，不能总是后知后觉。
关于燃料电池的一些分类啊，还有不同种类的具体反应原理等，我还得再仔细去研究研究。
主要因为这对完全理解它是十分关键的，就好像要了解一个人，光知道他的名字和长什么样还远远不够，得知道他心里怎么想，也就是内部的一些细致的东西啊。
燃料电池简介
1.1燃料电池的工作原理
• 燃料电池将其初始的能源转化成电子流 而产生电能。
步骤: 1.反应物输入 2.电化学反应 3.离子通过电解质传导， 电子通过外电路传导。 4.反应物从燃料电池中 排出。
燃料电池截面示意图
1.1燃料电池的工作原理
1.1燃料电池的工作原理
• 燃料电池在酸性电解质和碱性电解质 下工作的对比
1.2燃料电池的分类
• 根据其电解质的不同，燃料电池可分 为5大类型:
• • 1. 聚合物电解质膜燃料电池（
PEMFC） • 2.磷酸盐燃料电池（PAFC） • 3.碱性燃料电池（AFC） • 4.熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）
1.2燃料电池的分类
1.4燃料电池的优点
• 发电效率高 • 环境污染小 • 比能量高 • 噪音低 • 燃料范围广 • 负载调节灵活, 可靠性高
2.燃料电: 解释燃料电池的反应过程如何导致性 能损失。
活化能垒
Butler-Volmer方程
• 阐述电化学反应产生的电流随活化过 电势的变化。
Butler-Volmer方程函数曲线
• 由图可以看出 , 如果我们想 从电池中获得 更多电流, 就 必须以损失电 压为代价
PEMFC的结构
• 电解质膜非常薄
• 电解质膜两边是一 层薄的催化剂和多 孔的碳电极支撑材 料。
• 形成 电极-催化剂膜-催化剂-电极 结 构。
结构示意图
PEMFC的优缺点
优点: 高；
用。 缺点:
1.在所有燃料电池类型中功率密度最
2.有好的开关能力； 3.低温度工作环境使之适合便携式应
1.电池材料成本高； 2.需要良好的动态水管理； 3.对CO和S的容忍度很差
• 16 公斤（35 磅）重的 UATC（包含了 6 公斤有效载荷）可通过燃料电池动力 系统实现 6 小时飞行, 其而没有毒气的 排放。
燃料电池综述
燃料电池综述
燃料电池是一种利用氢气和氧气等气体作为燃料进行氧化还原反应从而产生电能的装置。
它既能够高效地转换化学能为电能，又具有环保、高效、低温、高效、长寿命等特点，因此在能源领域和环境保护方面具有广阔的应用前景。
燃料电池的种类主要有：质子交换膜燃料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）等。
其中，PEMFC 是最常用的一种燃料电池，主要应用于汽车、船舶、通讯、电力和军事等领域。
DMFC适用于小型便携式电子设备和轻型车辆，AFC适用于太空舱、潜水艇等高压环境，SOFC适用于高温环境及分布式发电等领域。
燃料电池技术还存在一系列问题，如氢气储存、燃料电池的金属催化剂价格昂贵、燃料电池的寿命问题。
不过，随着技术的发展和成本的降低，燃料电池将逐渐成为未来的主流能源之一。
燃料电池概述及其研究进展
注重“经济、可靠、安全” 突出“高效、洁净”的要求
发电技术：
近期注重提高效率,降低污染;
远期注重可再生能源发电.
发电技术类型：
火力发电
水力发电
核能发电
潮汐发电
太阳能发电
风力发电
地热能发电
生物质发电
燃料电池
火力发电
利用煤、石油和天然气等化石燃料所含能量发电。
2、燃料电池基本概念
电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，在电极上进行反应。（只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电）
燃料电池必须有一套相应的辅助系统才能工作，包括： 反应剂供给系统、排热系统、排水系统、 电性能控制系统及安全装置等。
※ 氢的独特性能
1、氢气利用
利用氢作为能源，重点要解决的是其储存和运输问题。根据储氢机制，储氢方式主要分为化学方式（氢化物等）和 物理方式（压缩、冷冻、吸附）。
储氢方法
储氢容量/%（质量）
比能量/（kW/kg）
煤炭、石油、天然气、核能、水力能、太阳能、风能、地热能海洋能、生物质能和化学能等
1. 能源形式
一次能源：
可以从自然界直接获取的能源
（不可再生能源）
（可再生能源）
煤炭、石油、天然气、核能
无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源
二次能源：
主要是电能，机械能和热能。
2. 中国能源现状
表1 各种燃料电池反应原理
图2 燃料电池结构示意图
4、燃料电池发展历程
1839年英国Grove爵士也发现了燃料电池现象，并于1842年制成了第一个真正意义上的燃料电池系统。
4、燃料电池发展历程
1838年德国物理学和化学教授Schonbein发明了燃料电池,使用两个由白金组成的电极插入电解液里，当有氢气和氧气在电解液里时，在两极间会产生电压。
氢燃料电池及储能技术综述
氢燃料电池及储能技术综述引言：氢燃料电池及储能技术是当前热门的研究领域之一、它们被认为是未来能源领域的重要技术，可以解决传统燃料所带来的环境问题，并实现可持续能源的利用。
本文将从氢燃料电池及储能技术的原理、应用、优势和挑战等方面进行综述。
一、氢燃料电池原理氢燃料电池是一种将氢气和氧气化合成水并产生电能的装置。
它通过氢气和氧气的电化学反应，将化学能转化为电能。
氢燃料电池的工作原理主要包括氢气在阳极的氧化反应、氧气在阴极的还原反应以及质子传导膜的作用。
氢气被分解成质子和电子，在质子通道中通向阴极，而电子则经过外电路通到阴极。
在阴极，质子和电子结合成水，释放出电能。
二、氢燃料电池应用领域1.交通运输领域：氢燃料电池车辆是当前研究的重点之一、它们可以代替传统燃料车辆，减少尾气排放，提高能源利用效率。
氢燃料电池车辆的优势在于快速加氢和长续航里程。
2.能源储备领域：氢燃料电池可以通过储氢来存储能量。
它可以将多余的电能转化为氢气，并在需要时再将氢气转化为电能供应给家庭或工业使用。
这种方式可以解决可再生能源的不稳定问题。
3.建筑领域：氢燃料电池可以用于供暖和热水等领域。
通过将自然气转化为氢气，并利用氢燃料电池产生电能供应给建筑物使用，可以实现零排放供暖系统。
三、氢燃料电池及储能技术的优势和挑战1.优势：（1）环保：氢燃料电池只产生水，没有环境污染物的排放，对环境友好。
（2）能量密度高：氢气具有很高的能量密度，相对于传统的电池技术，氢燃料电池可以提供更长的续航里程。
（3）快速加氢：与电池相比，氢燃料电池的加氢时间更短，可以大大提高交通运输的效率。
2.挑战：（1）储氢技术：氢气的储存一直是氢燃料电池技术面临的主要挑战之一、因为氢气的密度很低，所以需要寻找合适的材料来储存氢气以提高储氢容量。
（2）成本：目前氢燃料电池及储能技术的成本较高，还需要进一步的研发和工程化实施来降低成本。
（3）基础设施建设：目前建设氢燃料电池车辆加氢站和氢气储存设施的成本较高，而且在世界范围内的基础设施建设也面临一定的困难。
燃料电池
燃料电池的种类及特征
燃料电池具有以下优点： 燃料电池具有以下优点：
1．不受卡诺循环限制，能量转换效率高； ．不受卡诺循环限制，能量转换效率高； 2．洁净、无污染、噪声低； ．洁净、无污染、噪声低； 3．模块结构 、 积木性强 ， 比功率高 。 既可以集 ． 模块结构、积木性强，比功率高。 中供电，也适合分散供电。 中供电，也适合分散供电。 4．高温型燃料电池可实现热电连供。 ．高温型燃料电池可实现热电连供。
在当今全球能源紧张、油价高涨的时代，寻找新能源作为 化石燃料的替代品是当务之急。因为氢能的优势明显，清 洁、高效，因此得到各国政府的大力支持，加上各种能源 动力企业对燃料电池的发展信心十足，所以燃料电池未来 市场将有巨大的上升空间。
2009 年3月20日，北 京展览馆举办的 “2009年中国国际节 能减排与新能源博览 会”上，一款采用空 冷自增湿技术研制的 氢“燃料电池”动力 自行车颇受关注。该 车价值三万元人民币， 每行驶一公里消耗氢 燃料成本二点五分钱 人民币，是目前动力 车最洁净能源之一。
当晶片受光后， 结中 结中， 型半导体的空穴往 型区移动， 型半导体的空穴往P型区移动 当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往 型区移动， 型区中的电子往N型区移动 型区到P型区 而P型区中的电子往 型区移动，从而形成从 型区到 型区 型区中的电子往 型区移动，从而形成从N型区到 的电流。然后在PN结中形成电势差 这就形成了电源。 如 结中形成电势差， 的电流。然后在 结中形成电势差，这就形成了电源。(如 下图所示） 下图所示）
型和N型半导体结合在一起时 当P型和 型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域 型和 型半导体结合在一起时， 里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电 型一侧带负电， 型一侧 里会形成一个特殊的薄层 ，界面的 型一侧带负电，N型一侧 带正电。这是由于P型半导体多空穴 型半导体多空穴， 型半导体多自由电子 型半导体多自由电子， 带正电。这是由于 型半导体多空穴，N型半导体多自由电子， 出现了浓度差。 区的电子会扩散到 区的电子会扩散到P区 出现了浓度差。N区的电子会扩散到 区，P区的空穴会扩散到 区的空穴会扩散到 N区，一旦扩散就形成了一个由 指向 的“内电场”，从而阻 指向P的 内电场” 区 一旦扩散就形成了一个由N指向 止扩散进行。达到平衡后， 止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成 电势差，这就是PN结 电势差，这就是 结。
燃料电池的介绍
燃料电池的介绍《燃料电池》篇一：燃料电池嘿，你听说过燃料电池吗？这玩意儿啊，可真是个神奇的存在，就像科技界的一颗“超级新星”，虽然可能很多人还不太了解它，但它的潜力那可是大大的。
我第一次接触到燃料电池这个概念的时候，就觉得它像是一个来自未来的神秘访客。
那时候我在看一个科技展览，有个小展台专门介绍燃料电池。
旁边的讲解员说得那叫一个眉飞色舞，我就像个懵懂的小学生，半懂不懂地听着。
他说，燃料电池就像是一个微型的发电站，只要给它提供燃料，它就能持续地产生电能。
我当时就想，这不是跟魔法一样吗？从原理上讲，燃料电池利用化学反应来产生电能。
这就好比是一场微观世界里的“化学魔术秀”。
燃料和氧化剂在电池的两极发生反应，电子就像一群听话的小士兵，沿着电路跑啊跑，从而产生了电流。
我在想，那些小小的分子、原子在里面一定是忙得不可开交，就像一个超级忙碌的工厂。
燃料电池的优点可多了去了。
比如说，它的能量转换效率高得吓人。
你想想，传统的火力发电，能量在转换过程中就像个调皮的小鬼，这儿跑一点那儿跑一点，损失可大了。
而燃料电池呢，就像是一个高效的搬运工，能把大部分能量都转化成电能。
而且啊，它比较环保。
现在大家都在喊着环保环保，燃料电池就像是环保大军里的先锋队。
它排放的污染物很少，不像那些传统的能源设备，一工作起来就像个大烟囱，乌烟瘴气的。
不过呢，燃料电池也不是十全十美的。
它的成本高得有点离谱。
就像一个奢侈品，普通老百姓可有点消受不起。
我就想啊，什么时候这个燃料电池能像手机一样，变得便宜又普及呢？也许这还需要科学家们继续努力，就像攀登高峰一样，一步一步地克服困难。
再说说它的应用吧。
现在燃料电池在汽车领域已经开始崭露头角了。
那些燃料电池汽车，开在路上就像一个移动的环保小卫士。
但是呢，要想让它真正普及开来，还有很长的路要走。
充电站不够啊，人们的观念也还没有完全转变过来。
我有时候就会想，要是我有魔法，能一下子让燃料电池汽车遍布大街小巷就好了。
燃料电池概述
燃料电池概述嘿，朋友们！今天咱来聊聊燃料电池这玩意儿。
你说燃料电池像啥呢？就好比是一个神奇的小盒子，能把燃料转化成电能，就像魔术师一样，“嗖”的一下就变出来电啦！它可是未来能源领域的一颗闪亮星星呢！燃料电池啊，有好多优点呢。
它安静得很，工作的时候几乎没啥噪音，不像有些机器“轰隆隆”地响个不停。
而且它还很清洁，不会排放出那些让人讨厌的污染物，对环境可友好啦！这不就像是一个爱护环境的小天使嘛。
想象一下，如果汽车都用上燃料电池，那城市的空气得多清新啊！没有了刺鼻的尾气，大家走在路上都能开心地深呼吸。
而且燃料电池的能量转化效率还挺高，能让燃料最大限度地发挥作用，可不比那些浪费能源的家伙强多啦！现在好多地方都在研究和发展燃料电池呢。
科研人员们就像勤劳的小蜜蜂，不断地探索、尝试，让燃料电池变得越来越厉害。
一些汽车厂家也开始尝试生产燃料电池汽车，说不定过不了多久，我们在路上看到的都是这些环保又安静的车子啦。
那燃料电池是不是就没有缺点啦？嘿嘿，也不是啦。
它的成本现在还有点高，就像一件很珍贵的宝贝，不是谁都能轻易拥有的。
不过随着技术的进步，相信这个问题会慢慢解决的。
而且它对燃料的要求也比较高，可不是随便什么燃料都能放进去的哦。
但咱可不能因为这些小问题就忽视了它的大潜力呀！燃料电池在未来的能源领域肯定会有一席之地的。
它就像一个正在成长的孩子，虽然现在还有些稚嫩，但有着无限的可能。
咱们普通人能为燃料电池的发展做点啥呢？很简单呀，多支持那些使用燃料电池的产品，多关注这个领域的发展。
如果每个人都能为它的发展出一份力，那燃料电池的未来肯定会更加光明。
总之，燃料电池是个很有前途的东西，咱们可不能小瞧它。
让我们一起期待它给我们的生活带来更多的惊喜和改变吧！。
燃料电池发展历程及研究现状
催化剂的分类
按状态可分为： 液体催化剂 固体催化剂
燃料电池发展历程及研究现状
催化剂的分类
按照反应类型又分为 聚合、缩聚、酯化、缩醛 化、加氢、脱氢、氧化、 还原、烷基化、异构化等 催化剂。
燃料电池发展历程及研究现状
催化剂的分类
按反应体系的相态分为 均相催化剂和多相催化剂
燃料电池综述 1.研究背景 2.燃料电池 3.催化剂
4. 表征方法 5. 展望
燃料电池发展历程及研究现状
1. 研究背景
1.1能源问题? 1.2燃料电池 1.3 燃料电池催化剂?
燃料电池发展历程及研究现状
1.1能源问题
人类历史显示，能源技术的突破和创新都促 进了社会的繁荣和人类的进步。
燃料电池发展历程及研究现状
燃料电池发展历程及研究现状
直接醇类燃料电池
直接乙醇燃料电池(DEFC)
在酸性介质中乙醇的反应如下：
阳极反应：C2H5OH+3H2O→2CO2+ 12H++12e- E=0.087V
阴极反应：3O2+12H++12e-→6H2O
E=1.229V
总反应： C2H5OH +3O2 →2CO2+ 3H2O
ntonucci V. Direct methanol fuel cells for mobile applications: A strategy for the future. Fuel Cells Bulletin, 1999, 2: 6-8
燃料电池发展历程及研究现状
直接醇类燃料电池
诺基亚公司成功试制了使用 直接甲醇燃料电池的蓝牙耳 机，这种新型能源的耳机在 续航能力上比常规的内置充 电锂离子电池的蓝牙耳机提 高 2 倍左右[19]
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燃料电池汽车综述摘要：随着能源供应的制约及环境压力不断显现，对人类未来主导能源的争论和研究不断深入。
氢经济不但在能源和环境方面带来革命性改变，也对传统的汽车基本构造和技术打开了新的思路。
燃料电池汽车采用氢气作为燃料，利用氢气和氧气的化学反应产生电能作动力，因而被誉为“绿色汽车”。
燃料电池的广泛应用有助于节约燃料以及减少大气污染，被称为是未来汽车发展的方向。
本文围绕现代汽车面临的能源危机、环境危机等问题对氢动力燃料电池汽车的产业背景、发展状况、工业影响进行了全面的分析，以及对其基本知识进行了论述。
主要对以氢作为汽车燃料的动力性、经济性进行了讨论；对氢的相关知识进行了解说以及对氢燃料电池的构造原理以及优缺点进行了论述；对燃料电池汽车的构造原理、关键技术、安全系统等进行了概述，并综合分析了氢燃料电池汽车的产业前景和国内外发展状况；最后，对氢燃料电池汽车的发展进行了总结和展望。
关键词：燃料电池汽车；燃料电池；应用1简介汽车是石油资源的主要消耗源，也是造成城市空气污染的主要原因。
化石燃料总有一天会枯竭，只有开发替代能源汽车是唯一的出路，目前正在发展中的新能源汽车主要有纯电动车、油一电混合动力汽车、替代燃料内燃发动机汽车、氢燃料电池电动车几类。
纯电动车采用动力蓄电池作为汽车动力源，动力蓄电池主要有铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池等几类。
油一电混合动力汽车是内燃机汽车向电动汽车过渡中的一个合理选择，此过渡过程经预测可能需要20年以上。
替代燃料内燃发动机汽车使用的天然气、柴油(包括液化柴油和煤液化柴油)、甲醇、二甲醚等替代燃料，仍属于不可再生的化石能源，无法彻底解决内燃发动机排放污染的问题。
2燃料电池汽车燃料电池汽车(Fuel Cell Vehicle，简称FCV)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。
其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。
燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆其最大特点是能量转换效率高，可达到60 ％以上；另外，它还具有燃料多样性、排气清洁、噪声低、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。
因此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。
与传统汽车相比，燃料电池汽车具有的优点：1)零排放或近似零排放。
2)减少了机油泄漏带来的水污染。
3)降低了温室气体的排放。
4)提高了燃油经济性。
2.1 构造燃料电池汽车整体上基本与普通内燃机汽车相同，主要不同之处为：用氢气储存器储存的氢气，或用甲醇、汽油等燃料经重整转换为氢气的氢气燃料系统，替代内燃机的汽油燃料系统或柴油燃料系统；用燃料电池产生的电力替代内燃机产生的机械传动系统。
2.2 原理及特点它是一种将储存在燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，产物仅为电、热和水蒸气；而且FC运行平稳，无振动和噪音，所以被认为是21世纪的绿色能源。
此技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破，同时也推动了自身的发展。
FC可以用作汽车的（辅助）动力电源，也可以用作辅助电源（APU）。
它不同于传统汽车，其动力来自FC，而不是内燃机，可以减少燃料消耗，产生更少的污染物排放，当以氢作燃料时，能真正实现汽车的“零排放”，因此更符合人们的经济环保观念。
此外，在能量耗尽后，FCEV不像传统的蓄电池电动汽车（BEV）那样需要长时间充电，而只需补充燃料即可继续工作，这一点对汽车驾驶者来说尤为方便。
当FC用作APU时，汽车使用内燃机驱动，部分燃料通过FC更有效地转化为电能，它可以为汽车辅助设备提供足够的功率，使汽车变得更舒适、更环保、更安全。
2.3 燃料电池车的动力系统氢燃料电池车是利用燃料电池发出的电力驱动电动机，带动汽车行驶，所以，它是一种电动汽车。
一次加氢后，燃料电池车能跑的里程取决于车上所携带的氢气的数量，而燃料电池车的动力特性，如能跑多快、能爬多陡的坡，则主要取决于燃料电池动力系统的功率及匹配。
燃料电池车的动力系统可分为以下三种情况：1)全燃料电池，即汽车的动力全部来自燃料电池；2)燃料电池和电池(或超级电容器，或飞轮等储能设备)的混合系统；3)燃料电池和内燃机组成混合系统。
燃料电池车的基本设计思想是尽量采用小功率燃料电池，并添置辅助动力源，既降低车的成本，又改进车的加速、爬坡等性能。
采用燃料电池发动机作为汽车的动力之后，汽车结构会发生重大变化，没有了常规的发动机、离合器、传动轴、万向轴等，汽车的机械零件将被大大简化。
化学工业和电子工业在汽车制造中将扮演重要角色。
所以有人认为燃料电池汽车是汽车工业的第二篇章。
燃料电池车与其他替代燃料车相比，具有明显的优越性：洁净无污染，SO 、NO 和颗粒物接近零排放，也不产生CO ，唯一的排放物是水。
图1给出使用各种不同燃的汽车的排放比较，显然，燃料电池车是最环保的，其排放接近零。
燃料电池发动机的噪声低，有资料指出柴油公共汽车在48km／h时噪声达80分贝，而P3燃料电池发动机在48km／h时的噪声仅72分贝，可见燃料电池发动机的噪声要比普通的内燃机小得多。
3 燃料电池汽车开发中的关键技术燃料电池电动汽车是汽车、电力拖动、功率电子、自动控制、化学电源、计算机、新能源及新材料等工程技术中最新成果的集成产物。
因此，燃料电池电动汽车的开发和产业化需要解决诸多关键技术，如：燃料电池、电动机控制、车身和底盘设计、电控动机、测试技术及系统优化等。
3.1 驱动电机技术为了使车辆一次加够燃料(氢)后行驶更多里程，以及最大限度地利用氢能源以及尽可能减小车辆改装后的整备重量。
这就要求电力驱动系统有高的效率和功率重比。
驱动电机应向着大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。
当前驱动电机主要有感应电动机(IM)和永磁无刷电动机(PMBLM)，特别是永磁无刷电动机具有较高的功率密度和效率、体积小、惯性低和响应快等优点，在电动汽车方面有着广阔地应用前景。
在设计和选择驱动电机时应保证电机的转矩，转速特性与整车负载特性匹配良好，电机转矩的动态性能好，以及恒速、恒功率和变工况都应有较高的效率。
3.2 车身和底盘设计技术燃料电池动力总成包括：氢气罐总成、蓄电池总成、燃料电池堆总成、动力输出系统总成等。
其中，储氢罐一般放置于底盘的中部或后排座椅的下方空间(传统内燃机轿车的油箱位置)，将氢气罐分散存储。
除了燃料电池动力总成外，对汽车制动总成、前后悬架总成及轮胎等方面也应作相应的调整和测试。
特别是随着轮毂电机技术的发展，使燃料电池汽车在电动机的放置有了新的选择，增大了汽车内部空间。
而各电动轮的驱动力也可直接控制．提高恶劣路面条件下汽车的行使性能。
底盘布置应把绝大多数的负载均匀分配在底盘的前后端，降低车辆的总体重心，使轿车具有良好的操控性能，并改善车辆的整体安全性。
由于燃料电池电动汽车具有通过电线传递动力、动力生成装置结构变化多样和各总成部件布置不受机械装置限制等特点，因此给其车身和底盘设计留有更大的空间，以减小整车的行驶阻力系数，提供舒适的乘座空间和较好的主(被)动安全性能。
3.3 电子控制技术与传统汽车相同，电子控制在燃料电池汽车的发展中也将起着越来越重要的用。
汽车的各种操纵系统都会向着电子化和电动化的方向发展，实现“线操控”，即用导线代替机械传动机构，如：“导线制动”、“导线转向”等。
现有的12V 动力电源已满足不了汽车上所有电气系统的需要，42V汽车电气系统新标准的实施，将会使汽车电器零部件的设计和结构发生重大的变革，机械式继电器、熔丝式保护电路也将随之淘汰。
同时，燃料电池的特性有其自身的特点：1）电低压，电大流；2）输出电流会随温度的升高而升高，输出电压会随输出电流的增大而下降；3）从开始输出电压、电流到逐渐进入稳定状态，停留在过渡带范围内的态反应时间较长。
正是由于以上特点，大多数电器和电机难以适应其电压特性，所以必须和DC ／DC变换器和DC ／AC逆变器配合使用，需要对燃料电池系统进行大量的功率调节以保证电压的稳定。
3.4 测试技术在燃料电池发动机测试系统中，需要采集的测量参数包括流量、电压、电流、温度、压力、湿度、浓度、转速和扭矩等要采集如此多的测量参数，就需要对数据采集系统的设计进行全面考虑。
燃料电池发动机测试系统主要包括加载装置和数据采集处理系统两部分。
加载装置要按照一定的测试规范要求给燃料电池发动机加载，使发动机可以工作在各种给定的工况下。
同时还要为发动机提供一定的保护措施。
测试对象为车用动力的燃料电池发动机．为了使测试工况及发动机负载与真实情况相符，所以应该采用一套与实际动力系统相近的加载装置．采用DC／DC变换器一电机～测功机作为燃料电池发动机的加载装置比较合理。
通过对数据采集处理软件的需求分析，得到了软件的功能要求；再将这些功能进行归纳和整理，得到了测试系统软件功能分解。
燃料电池发动机测试系统的功能要求比较复杂，采用面向对象程序设计方法按照人们正常的思维习惯建立问题域模型，软件设计自然地表现为问题域求解方法。
抽象数据类型、数据封装以及继承等特点使得软件体系结构稳定，可重用性好，便于维护和扩充，大大提高了软件开发效率。
3.5 整车系统优化技术燃料电池电动汽车的整车系统是一个涉及多学科技术的复杂系统，其性能受到多学科相关因素的影响。
因此，必须在充分考虑各影响因素的基础上．对整车系统进行优化，可以改进燃料电池电动汽车性能和降低整车的设计和制造成本。
整体化设计理念中，材料的轻量化和空气动力学的充分利用被放在了最重要的位置。
因为汽车在行驶过程中。
燃料消耗所产生的能量中只有一小部分是真正被用来推动汽车和乘客的，大部分的能量都通过热量的损失、滚动阻力、空气阻力及控制系统的低效率等被消耗掉。
其间。
汽车本身的质量和空气动力学因素起着很重要的作用。
在整体化设计过程中，强调质量的减轻是轻量化的车身只需要更轻的底盘组件，更小的动力总成，而一些组件的相互联系和组合，不但可以减少体积重量，甚至可以摒弃原先组件，进一步减小系统的质量。
4 存在问题1) 固体高分子质子交换膜燃料电池（PEMFC）还需要贵金属铂作为催化剂，它不仅价格昂贵，而且产量小。
目前世界铂金的年产量仅70 吨，按现在燃料电池的用量计算，仅够30 万辆左右的汽车使用。
因此，必须研究出铂金的代用材料，方有可能大量推广使用。
2) 氢气的来源、储存以及将燃料（石油、天然气、煤、甲醇及其它非石油基燃料）转为氢气的重整器问题尚未解决。
特别是重整器，它是一个小化工厂，要求体积小、重量轻、安全可靠，适宜车上安装，且价格便宜，其难度更大。
3) 防止CO 对燃料电池电极的毒化作用。
在氢燃料中即使有微量的CO、都会显著降低催化活性，使电池性能急剧下降。