燃料电池及燃料电池电动车.pptx

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1、会计学1燃料电池及燃料电池电动车燃料电池及燃料电池电动车本章内本章内本章内本章内 容容容容 提提提提 要要要要1.燃料电池(Fuel Cell)的基本原理及组成2.燃料电池的分类3.各类燃料电池的特点及研发应用现状4.燃料电池的发展趋势5.燃料电池汽车基本结构及特点6.燃料电池汽车的研发进展第1页/共14页1 1 1 1、燃料电池的基本原理燃料电池的基本原理及组成及组成燃料电池FC（Fuel Cell）是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂的化学能转变为电能的高效发电装置第2页/共14页1.21.2燃料电池燃料电池燃料电池燃料电池(Fuel Cell)(Fuel Cell)的特

2、点的特点的特点的特点发电时，燃料和氧化剂由电池外部分别供给电发电时，燃料和氧化剂由电池外部分别供给电池的阳极和阴极，阳极发生燃料的氧化反应，阴池的阳极和阴极，阳极发生燃料的氧化反应，阴极发生氧化剂的还原反应，电解质将两电极隔开，极发生氧化剂的还原反应，电解质将两电极隔开，导电离子在电解质内移动，电子通过外电路做功导电离子在电解质内移动，电子通过外电路做功并构成电的回路。与普通电池不同的是，只要能并构成电的回路。与普通电池不同的是，只要能保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。不断地产生电能。第3页/共14页1.31.3燃料电池系统组成

3、燃料电池系统组成燃料电池系统组成燃料电池系统组成 单独的燃料电池堆是不能发电并用于汽车单独的燃料电池堆是不能发电并用于汽车的，的，它必需和燃料供给与循环系统、必需和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水氧化剂供给系统、水/热管理系统和热管理系统和一个能使上述各系统协调工作的控一个能使上述各系统协调工作的控制系统组成燃料电池发电系统，简制系统组成燃料电池发电系统，简称燃料电池系统。称燃料电池系统。第4页/共14页2.42.4固态氧化物燃料电池的组成固态氧化物燃料电池的组成固态氧化物燃料电池的组成固态氧化物燃料电池的组成常见的形式有平板式、管式和瓦楞式常见的形式有平板式、管式和瓦楞式n n电解质电

4、解质：一类为萤石结构的固体氧化一类为萤石结构的固体氧化物电解质，如物电解质，如Y2O3Y2O3、CaoCaon n一类为钙钛矿结构的固体氧化物电一类为钙钛矿结构的固体氧化物电解质，如掺杂的镓酸镧（解质，如掺杂的镓酸镧（LaGaO3LaGaO3）。）。第5页/共14页n n自由能损失自由能损失大大 发电效率低发电效率低6%6%左右，但当部分效率损失由左右，但当部分效率损失由SOFCSOFC高高质量的余热补偿后，效率可达质量的余热补偿后，效率可达70%70%n n工作温度高工作温度高 对材料要求高，中温（对材料要求高，中温（650800650800）SOFCSOFC正在研究正在研究中中n n成本过

5、高成本过高 2.4固态氧化物燃料电池的缺点第6页/共14页n n压力和温度n n反应气体组成及利用率n n燃料气体n n燃料利用率对电压的影响n n杂质n n电流密度2.4固态氧化物燃料电池的性能影响因素第7页/共14页5.25.2燃料电池汽车的特点燃料电池汽车的特点燃料电池汽车的特点燃料电池汽车的特点1、效率高 燃料电池汽车路试时可以达到燃料电池汽车路试时可以达到40-50%40-50%的效率而的效率而普通汽车只有普通汽车只有1016%1016%。燃料电池汽车总效率比混。燃料电池汽车总效率比混合动力汽车也要高。合动力汽车也要高。2、环保燃料电池电动汽车仅排放热和水燃料电池电动汽车仅排放热和水

6、高效、环境高效、环境友好的清洁汽车。友好的清洁汽车。3、可持续发展燃料电池可节省石油。目前令全世界对石油的依燃料电池可节省石油。目前令全世界对石油的依存度，超过警戒线存度，超过警戒线30%30%，预计，预计20202020年年60%60%。第8页/共14页6 6燃料电池汽车的研发进展燃料电池汽车的研发进展燃料电池汽车的研发进展燃料电池汽车的研发进展 在全球温室效应与能源问题逐渐受到各国政在全球温室效应与能源问题逐渐受到各国政府的重视下，主要国家之污染法规渐趋严格，因此府的重视下，主要国家之污染法规渐趋严格，因此对低污染车辆之需求势必增加。因而汽车业界近年对低污染车辆之需求势必增加。因而汽车业界

7、近年来一直致力于开发氢燃料电池车。其中较为领先的来一直致力于开发氢燃料电池车。其中较为领先的有美国通用、日本丰田和本田等。有美国通用、日本丰田和本田等。国内有上海的超国内有上海的超越号，东风的楚天一号。越号，东风的楚天一号。第9页/共14页通用通用通用通用Hy-wireHy-wire氢动三号氢动三号氢动三号氢动三号 由由200200块相互串联在一起的燃料电池块组成的电池组块相互串联在一起的燃料电池块组成的电池组产生电力，通过产生电力，通过6868升的氢气储存罐向燃料电池组提供氢气。升的氢气储存罐向燃料电池组提供氢气。电池组所产生的电能输入电动机后，通过功率为电池组所产生的电能输入电动机后，通过

8、功率为6060千瓦千瓦/82/82马马力三相异步电机驱动车辆行驶，并几乎不产生任何噪音。一力三相异步电机驱动车辆行驶，并几乎不产生任何噪音。一次充气行驶里程分别可达次充气行驶里程分别可达400400公里和公里和270270公里。公里。第10页/共14页通用通用Hy-wireHy-wire氢动三号的电池组氢动三号的电池组第11页/共14页马达输出功率达100kW以上。充氢压力为70MPa，持续行驶距离大约为40km。充电电池是锂电池，输出功率为20kW。奔驰奔驰奔驰奔驰公司的燃料公司的燃料公司的燃料公司的燃料电池车电池车电池车电池车“B-CellB-CellB-CellB-Cell”第12页/共

9、14页燃料电池汽车尚需解决的问题燃料电池汽车尚需解决的问题燃料电池汽车尚需解决的问题燃料电池汽车尚需解决的问题让燃料电池汽车走下生产线投入市场，还需要解让燃料电池汽车走下生产线投入市场，还需要解决许多的实际问题决许多的实际问题:1 1、整车的开发设计、整车的开发设计2 2、车用燃料氢，其制备、储存和分配等环节都、车用燃料氢，其制备、储存和分配等环节都存在问题存在问题3 3、电池系统性能有待提高，有小型化和轻型化、电池系统性能有待提高，有小型化和轻型化要求要求4 4、成本高，现有、成本高，现有50KW50KW质子交换膜燃料电池发动质子交换膜燃料电池发动机的成本为机的成本为300300美分美分/KW/KW，是内燃机的，是内燃机的1010倍倍第13页/共14页