燃料电池电动汽车.ppt

燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车历史利用氢和氧在燃料电池中的反应发电的想法在160多年前就有了,直到现在人们还在千方百计实现它。1839年英国人威廉,罗伯特,格鲁夫爵士就已发现氢和氧的逆电解反应,这就是燃料电池的基本原理。。 燃料电池拥有其他动力系统没有的独特优点:产生电能的过程不生产任何污染物,而且氢作为一种能源,尽管是以水这样的化合物存在,但是取之不尽。这对于节约矿物资源并减少二氧化碳排放十分重要。 将燃料电池作为辅助动力系统用于电动汽车,这就是燃料电池电动汽车。由于燃料电池产生的是电能,这就决定了它与电动汽车能量系统的耦合方式多为串联方式。燃料电池燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它平时将燃料(如氢气、甲醇等)和氧化剂(如氧气)分别作为电池两极的活性物质保存在电池的本体之外,当使用时连续通入电池体内,使电池发电。 燃料电池本体由质子交换膜,膜电极,集流板三部分组成。燃料电池实质上是电化学反应发生器,它的燃料主要是氢气。反应机理是将燃料中的化学能不经燃烧而直接转化为电能。电化反应步骤为:经增湿后的氢气和氧气分别进入阳极室和阴极室,经气体电极扩散层扩散,到达催化层与质子交换膜的界面,分别在催化剂作用下发生氧化和还原反应。氢气的来源可以是已制备好的氢气,也可以是由甲醇或汽油等经过重整而随车制备,氧气来源于大气。燃料电池输出的是直流电,输出的电压可以随电流的变化而改变。阳极的催化剂将氢分子电离,生成氢离子(),氢离子透过质子交换膜到达阴极,与氧分子结合,生成水;同时,阳极反应生成的电子,通过外部负载形成电流,到达阴极。 其反应机理可以用方程式来表示: 阳极: 阴极: 电池总反应:燃料电池特点燃料电池是一种能量转化装置,与车用内燃机相比较,主要具有以下优点:效率高 燃料电池的化学反应将化学能直接转化为电能,燃料电池不是热机,因此不受卡诺循环的限制,效率很高。理论上能量效率可接近100%,目前热、电总效率已达80%。排气清洁,对环境污染少 燃料电池没有燃烧过程,用化学方式直接转换化学能,称为“冷燃烧”,所以氢/氧燃料电池的产物只有水,没有其他废气排出,属于零排放或接近零排放。过载能力强 燃料电池的短时过载能力可达200%的额定功率或更大,而内燃机没有这样强的过载能力,燃料电池的这个特点特别适合汽车的短时加速的特性。构造简单,维护保养方便,容易实现模块化 燃料电池容易通过模块化组合,串联、并联,提高输出功率。噪声小、振动少,对机械加工要求不高 燃料电池属于静态能量转换装置,无运动部件,因此在运行过程中没有噪音,振动很小。燃料电池具有如下缺点:价格高 目前质子交换膜燃料电池的价格虽然已有所降低,但是要达到30-50美元/kW的目标还需要一段时间的努力。贵金属催化剂 铂的用量虽然已降低,-。燃料的限制 目前车用的燃料电池主要是质子交换膜燃料电池,它们只能用纯氢作燃料。燃料电池分类目前有上车历史的燃料电池主要为以下三种:  碱性燃料电池(AlkalineFuelCell,AFC)磷酸型燃料电池(PhosphoricAcidFuelCell,PAFC)质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC)