燃料电池电动汽车

电力电子技术在汽车中的应用课题研究报告

研究课题：燃料电池汽车

专业：汽车电子技术

班级：11汽电

学号：1106010332

姓名：涂霖

指导教师：郭农斐

时间：2013年11月

目录

一．简介........................................................ - 3 -

二、燃料电池电动汽车的现状与发展...................... - 3 -

1、国外燃料电池车发展现状简介 ........................ - 4 -

2、中国燃料电池车发展现状简介 ........................ - 4 -

三、燃料电池的优点.......................................... - 5 -

四、燃料电池的缺点.......................................... - 6 -

五、燃料电池的类型.......................................... - 7 -

六、燃料电池发展过程中存在的问题...................... - 8 -

七、燃料电动汽车的发展前景............................... - 8 -

燃料电池汽车

一．简介

首先在了解燃料电池汽车前，我们先来看看什么是燃料电池：

燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能，等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。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，产生电能而驱动负载工作。燃料电池与常规电池不同在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成水，并释放出电能。只要保持燃料供应，电池就会不断工作提供电能。

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。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，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，直接变成电能的。电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。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，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。

二、燃料电池电动汽车的现状与发展

燃料电池的特点：高效：它不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，其能量转化效率在40-60%；如果实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。环境友好：以纯氢为燃料时，燃料电池的化学反应物仅为水；以富氢气体为燃料时，其二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。安静：燃料电池运动部件很少，工作时安静，噪声很低。可靠性高：碱性燃料电池和磷酸燃料电池的运行均证明燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。燃料电池正在以其特有的优势吸引着世界各国各大汽车厂商的注意。这种电池将有可能成为继内燃机之后的汽车最佳动力源之一。

近年来一些厂家，如戴姆勒-克莱斯勒、丰田、通用、本田、日产、福特等公司都开发了自己的燃料电池电动汽车。汽车界人士认为燃料电池电动汽车是汽车工业的一大革命，是21世纪真正的纯绿色环保车，是最具实际意义的环保车种。

1、国外燃料电池车发展现状简介

燃料电池电动车的样车实验已经证明，以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为动力的电动车性能完全可与内燃机汽车相媲美。当以纯氢为燃料时，它能达到真正的“零”排放。除各国政府投巨资支持这一研究外，世界各大汽车集团和石油公司也投入巨资进行各种形式的合作来发展这一技术，投入大量人力、物力,进行氢燃料电池的研究。其竞争的焦点是在21世纪初将以燃料电池为动力的电动车推向市场。

燃料电池是新世纪最有前途的清洁能源，是替代传统能源的最佳选择。因此，燃料电池技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视。美国将燃料电池技术列为涉及国家安全的技术之一，《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首；日本政府认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心；加拿大计划将燃料电池发展成国家的支柱产业。近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过100亿美元。为开发燃料电池，戴姆勒－克莱斯勒公司一家近年来每年就投入10亿美元，丰田公司的年投资额超过50亿日元。壳牌打算到2006年投资10亿美元以上，英国石油公司和埃克森-美孚等能源巨头也都有计划，此外还有全球100多家燃料电池制造商的努力。

欧、美发达国家和日本等国政府和企业界都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，并且已取得了许多重要成果，PEMFC技术已发展到实用阶段，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。2MW、4.5MW、11MW成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成，其中，国际燃料电池产业巨头加拿大巴拉德公司筹资3.2亿美元，建成的燃料电池厂已于 2001年2月正式投产。美国和欧洲将成批生产低成本的家用供电－供暖燃料电池作为最近的开发计划。目前，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正快速进入工业化规模应用的阶段。国际上最著名的氢燃料电池公司，如加拿大的Ballard Power Systems、美国的Plug Power等认为：氢燃料电池产业化应用最先发生在汽车发动机的产业化方面技术上已经成熟。福克斯燃料电池汽车采用Ballard燃料电池发动机，利用氢和氧将化学能转变为电能，用电力驱动汽车电动机，排污量接近于0。

目前，车用氢燃料电池已成为世界各大汽车公司技术开发的重中之重。迄今为止，世界六大汽车公司在开发氢燃料电池。

2、中国燃料电池车发展现状简介

目前，我国传统能源利用依靠煤、油的方式给我国国民经济可持续发展造成了许多不安全因素，汽车工业乃至整个国民经济的可持续发展也受到了巨大的挑战。21世纪，氢能经济将给我国汽车工业带来一次难得的跨越式发展机会，加快我国氢燃料电池的产业化发展对我国能源安全以及实现汽车工业跨越式发展有重要意义。氢能经济将是从新能源角度来构建的一种经济，氢燃料电池技术是氢能经济中的最重要的关键技术。