电动汽车原理与构造1_第四章 燃料电池电动汽车

3)具有良好的免维护性能。
4)耐振性和耐冲击性能好。
5)能够从低负荷到高负荷进行高效率运转。
6)可以放置在冰点以下环境中。
图4-12 内增湿型及外增湿型燃料电池发动机系统 a)内增湿型 b)外增湿型
1.直接供氢型
(1)高压氢气储存(图4-13) 用压缩机把氢气压缩灌入车上携带 的压力容器，是目前最简单和最常用的车载储氢储存方法。 (2)液态氢储存 戴姆勒-克莱斯勒公司研制开发的NECAR3型和 NECAR4型以及通用汽车公司研制开发的“氢动一号”燃料电 池电动汽车均采用液态氢为燃料。 (3)金属氢化物储氢 该方法首先使氢与金属形成金属氢化物， 加热后，金属氢化物分解脱氢而得氢气。 (4)活性炭吸附储氢 活性炭低温吸附具有相当好的储氢能力， 在-196℃、4.2MPa时，活性炭的储氢量约为总质量的5%。
一、燃料电池的定义和工作原理
图4-2 燃料电池原理示意图
1) 氢气通过管道或导气板到达阳极。
2) 在阳极催化剂的作用下，ห้องสมุดไป่ตู้个氢分子分解为两个氢原子，并 释放出两个电子，阳极反应为
3) 在电池的另一端，氧气(或者空气)通过管道或导气板到达阴 极，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到
图4-7 常压式燃料电池发电系统结构图
2.常压式燃料电池发电系统
图4-8 典型燃料电池发电系统水/热管理系统结构 ------ —回收利用的气体
三、汽车用燃料电池发电系统的结构和工作原理
1)能保证在常温下工作，并且电化学基本性能不变。 2)为满足汽车功率需求，能提供较高的电流密度。 3)具有良好的免维护性能。 4)耐振性和耐冲击性能好。 5)能够从低负荷到高负荷进行高效率运转。 6)可以放置在冰点以下环境中。 1.直接供氢型 2.间接供氢型
电池汽车是内燃机汽车的理想替代。
(3)结构简单和运行平稳 由于燃料电池汽车能量转换不涉及燃 烧和热机做功，因此所需零件少，结构简单，振动和噪声小。
(1)造价高 目前在燃料电池汽车上广泛使用的质子(交换)膜燃 料电池需要贵金属Pt作为电催化剂，但是Pt的价格昂贵、资源 匮乏，使得质子交换膜燃料电池的成本居高不下，限制了其大
第四章 燃料电池电动汽车 第三节 典型的燃料电池汽车结构
第四章 燃料电池电动汽车
图4-1 燃料电池电动汽车内部结构示意图
(1)工作效率高 内燃机汽车的效率为11％左右，而以氢气为燃 料的燃料电池汽车效率可达到50%~70％左右，甲醇重整产生氢
气的燃料电池汽车效率可达到30％左右。
(2)节能、环保 燃料电池汽车使用的能源主要是氢气，排放的 主要物质是水，对于环境污染问题日益突出的地球来说，燃料
达阴极。
4) 在阴极催化剂的作用下，氧和氢离子与电子发生反应生成水， 阴极反应为
图4-3 质子交换膜燃料电池原理图
4) 在阴极催化剂的作用下，氧和氢离子与电子发生反应生成水， 阴极反应为
表4-1 燃料电池的种类及其基本电化学方程式
二、燃料电池发电系统的组成和工作原理
1.增压式燃料电池发电系统 2.常压式燃料电池发电系统
二、燃料电池发电系统的组成和工作原理
图4-4 典型的燃料电池发电系统示意图
1.增压式燃料电池发电系统
图4-5 增压式燃料电池发电系统的组成
1.增压式燃料电池发电系统
图4-6 4种常见空气压缩机 a)罗茨式压缩机 b)罗宋式压缩机 c)离心式/放射式压缩机 d)轴流式压缩机
2.常压式燃料电池发电系统
三、汽车用燃料电池发电系统的结构和工作原理
图4-9 汽车用燃料电池发电系统的基本原理
三、汽车用燃料电池发电系统的结构和工作原理
图4-10 燃料电池发动机系统组成
三、汽车用燃料电池发电系统的结构和工作原理
图4-11 燃料电池发动机系统的组成
1)能保证在常温下工作，并且电化学基本性能不变。
2)为满足汽车功率需求，能提供较高的电流密度。
第四章 燃料电池电动汽车
(1)造价高 目前在燃料电池汽车上广泛使用的质子(交换)膜燃 料电池需要贵金属Pt作为电催化剂，但是Pt的价格昂贵、资源 匮乏，使得质子交换膜燃料电池的成本居高不下，限制了其大 规模运用。 (2)氢气的储存、制备和运输 地球上的氢气资源丰富，但是如 何获取且安全地安装到汽车上是燃料电池汽车所面临的一个难 题。 (3)加氢站等基础设施建设 目前制约燃料电池汽车商业化的难 题之一就是加氢站和基础设施的建设。 第一节 燃料电池系统的组成和工作原理 第二节 燃料电池电动汽车的系统组成和工作原理
规模运用。
(2)氢气的储存、制备和运输 地球上的氢气资源丰富，但是如 何获取且安全地安装到汽车上是燃料电池汽车所面临的一个难
题。
(3)加氢站等基础设施建设 目前制约燃料电池汽车商业化的难 题之一就是加氢站和基础设施的建设。
第一节 燃料电池系统的组成和工作原理
一、燃料电池的定义和工作原理 二、燃料电池发电系统的组成和工作原理 三、汽车用燃料电池发电系统的结构和工作原理
1.直接供氢型
(5)碳纳米材料储氢 纳米碳管被认为是一种非常有潜力的高容 量的储氢材料，然而目前所报道的关于其高储氢容量争议很大。
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主编
第四章 燃料电池电动汽车
第四章 燃料电池电动汽车
(1)工作效率高 内燃机汽车的效率为11％左右，而以氢气为燃 料的燃料电池汽车效率可达到50%~70％左右，甲醇重整产生氢 气的燃料电池汽车效率可达到30％左右。 (2)节能、环保 燃料电池汽车使用的能源主要是氢气，排放的 主要物质是水，对于环境污染问题日益突出的地球来说，燃料 电池汽车是内燃机汽车的理想替代。 (3)结构简单和运行平稳 由于燃料电池汽车能量转换不涉及燃 烧和热机做功，因此所需零件少，结构简单，振动和噪声小。
一、燃料电池的定义和工作原理
1) 氢气通过管道或导气板到达阳极。 2) 在阳极催化剂的作用下，一个氢分子分解为两个氢原子，并 释放出两个电子，阳极反应为 3) 在电池的另一端，氧气(或者空气)通过管道或导气板到达阴 极，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到 达阴极。 4) 在阴极催化剂的作用下，氧和氢离子与电子发生反应生成水， 阴极反应为