燃料电池的工作原理及应用

FCEV的分类
FCEV按主要燃料种类可分为:①以纯氢气为燃料的FCEV; ②以甲醇改质后产生的氢气为燃料的FCEV。 FCEV按"多电源"的配置不同，可分为:①纯燃料电池FCEV; ②燃料电池与蓄电池混合电源的FCEV;③燃料电池与蓄电 池和超级电容器混合电源的FCEV。后2种多电源的配置方 式是FCEV的主要配置方式。辅助电源用于提供起动电流和 回收制动反馈的电能。
燃料电池的工作原理及应用
燃料电池

燃料电池是一种能量转化装置，按原电池工作原理，等温 地把燃料和氧化剂中的化学能通过氧化还原反应直接转化 为电能。
阳极
阴极 燃料电池的组成 电解质
碱性型
磷酸性 固体氧化物性
外源自文库电路
熔融碳酸盐性
质子交换膜型
燃料电池的工作原理
利用质子交换膜技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换 膜作用下，在阳极将氢气催化分解成为质子，这些质子通 过质子交换膜到达阴极，在氢气的分解过程中释放出电子， 电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能。 （燃料电池在阳极除供应氢气外，同时还收集氢质子（H＋）， 释放电子；在阴极通过负载捕获电子产生电能。质子交换膜 的功能只是允许质子H＋通过，并与阴极中的氧结合产生 水。）

氢气通过管道或导气板到达阳 极 在阳极催化剂作用下, H2 2H+ + 2e 氧气通过管道或导气板到达阴 极，同时，氢离子通过电解质 到达阴极，电子通过外电路到 达阴极。 在阴极催化剂作用下

0.5O2+2H++2e
H2O
燃料电池电动车(fuel cell electric vehicle)
在2014年的洛杉矶车展上大众集团发布了三款燃料电池汽 车，三款车型都采用了大众集团自主研发的第四代的100千 瓦低温质子交换薄膜技术的燃料电池堆栈，续航里程超过 500公里。 本田与通用联合开发燃料电池汽车，旗下FCV概念车的量 产版本预计于2016年在日本上市，该车搭载100千瓦的燃 料电池，续航里程将超过700公里。
FCEV是以电力驱动为惟一的驱动模式，其电气化和自 动化的程度大大高于内燃机汽车，早期用内燃机汽车底盘改 装的FCEV，在汽车底盘上布置了氢气储存罐或甲醇改质系 统，燃料电池发动机系统，电气控制系统和电机驱动系统等 总成和装置，在进行总布置时受到一些局限。 新研发的FCEV采用了滑板式底盘，将FCEV的氢气储存 罐和供应系统、燃料电池发动机系统、电能转换系统、电机 驱动系统、转向系统和制动系统等，统统装在一个滑板式的 底盘中，在底盘上部可以布置不同用途的车身和个性化造型

燃料电池汽车的优点
1、零排放或近似零排放。 2、减少了机油泄露带来的水污染。
3、降低了温室气体的排放。
4、提高了燃油经济性。
5、提高了发动机燃烧效率。
6、运行平稳、无噪声。
燃料电池汽车发展面临的问题
氢气的来源和金属铂的稀缺 氢气的售价并不廉价，因此燃料电池车的运行成本并不令 人乐观。 加氢站等基础网络设施建设几乎为零，目前全球范围内投 入使用的加氢站仅有100家，并且大部分是用于实验用途的。

国内发展现状

2008年奥运会，23辆燃料电池汽车示范运行7.6万公里。 到了2010年世博会，这个数字上升到196辆和91万公里。 2012年3月两会期间，科技部电动汽车重大项目管理办公 室副主任甄子健认为，燃料电池汽车在5到10年后，将可以 像近两年的电动汽车一样，通过示范运行进入商业化销售 阶段。
国外发展状况
丰田在2013年宣布将要在2015年 上市一款造价控制在5万美元左 右的燃料电池汽车！在众多的质 疑声中，丰田兑现了诺言，2014 年12月丰田Mirai在日本上市， 售价为723.6万日元（约折合人 民币37万元），相比十年强100 万元美元的成本，丰田取得了飞 跃性的进展。丰田Mirai的到来， 让人们再次看到了燃料电池汽车 的未来。