燃料电池电动汽车
电动汽车分类
动
汽
车
分
类
3、燃料电池汽车
3.1 定义 燃料电池汽车是电动汽车的一种，其核心部件燃料电池的烧，直接变成电能。 3.2 特点
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； 5)提高了发动机燃烧效率； 6)运行平稳、无噪声。
3.3 结构组成 燃料电池汽车主要由贮氢罐、燃料电池组、电机控制系统、驱动电机、超级电容或
辅助蓄电池及热交换器等部件组成。
3.4 主要车型
燃料电池汽车厂家 荣威 奔腾
燃料电池汽车车型 荣威上海Plug-In燃料电池车
奔腾B70 FCV
4、混合动力汽车
4.1 定义 混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）是指车辆驱动系统由两个或多个能同时
运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个 驱动系统单独或共同提供。按驱动行驶的不同可分为串联式混合动力汽车、并联式混合 动力汽车、混联式混合动力汽车。 4.2 特点
优点：1）因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下 坡时、怠速时的能量 2）可以利用现有的加油站加油，不必再投资 3）可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命， 降低成本
缺点：长距离高速行驶基本不能省油。
4.3 结构组成 混合动力汽车主要部件有发动机、电动机、发电机、电池组和混合动力控制总成等
组成。
End
燃料电池汽车原理
燃料电池汽车原理
燃料电池汽车是一种使用燃料电池作为主要能源的车辆。
其原理是通过将氢气与氧气反应产生电能来驱动汽车。
燃料电池是一种通过化学反应转化能量的设备，它类似于一个可逆的电池。
燃料电池由正极、负极和电解质层组成。
在正极，氢气被氧化成为氢离子，并释放出电子。
同时，在负极，氧气接受电子和氢离子，还原成为水。
这个过程同时释放出能量，从而产生了电能。
这些电子通过外部电路流动，驱动电动机转动，使汽车运行。
燃料电池汽车相比传统汽车有许多优点。
首先，燃料电池汽车零排放，只产生水作为副产品，对环境友好。
其次，燃料电池具有高效能转换率，可以充分利用燃料的能量，提高能源利用效率。
此外，燃料电池汽车具有快速加注和长续航里程的特点，更加便利实用。
然而，目前燃料电池汽车的成本仍然较高，需要进一步的研究和发展才能推广应用。
总之，燃料电池汽车利用氢气和氧气的化学反应产生电能，驱动汽车运行。
它具有零排放、高能效和快速加注等优点，但目前仍然面临成本较高的挑战。
燃料电池汽车作为一种新型清洁能源汽车，有着广阔的发展前景，有望成为未来出行的主要选择。
燃料电池汽车名词解释
燃料电池汽车名词解释
燃料电池汽车是一种使用燃料电池作为主要能源的汽车。
以下是一些与燃料电池汽车相关的常见名词解释：
1. 燃料电池：一种将化学能转化为电能的设备，通过氧化还原反应将存储在氢气中的能量转化为电能。
2. 氢气供应系统：用于储存、传输和供应氢气到燃料电池中的系统。
它包括氢气储罐、氢气传输管道和加氢站等。
3. 燃料电池堆：由多个单元燃料电池组成的模块化结构，用于将氢气与氧气反应生成电能。
4. 电池管理系统（BMS）：用于监控和管理燃料电池的性能
和状态的系统。
它可以调节电池的温度、压力和电流，以确保最佳性能和寿命。
5. 驱动电机：使用燃料电池产生的电能驱动车辆运动的电动机。
6. 储氢材料：用于储存氢气的物质，如氢气储罐中的金属合金或吸附储氢材料。
7. 充氢时间：将空的氢气储罐充满氢气所需的时间。
它通常比传统汽油车的加油时间更长。
8. 续航里程：使用一次充满的氢气储罐可以行驶的距离。
它主要取决于燃料电池系统的效率和储氢材料的容量。
9. 尾气排放：燃料电池汽车只会产生少量尾气，主要是水蒸气，不像内燃机车辆那样产生尾气污染物。
10. 供氢基础设施：用于生成、存储和分配氢气供应的基础设施，包括氢气生产工厂、储氢设施和加氢站等。
这些名词解释可以帮助理解燃料电池汽车的基本概念和相关技术。
燃料电池技术在新能源汽车中的应用
燃料电池技术在新能源汽车中的应用随着环境污染和能源危机的日益严重，新能源汽车成为解决问题的重要途径。
而燃料电池技术作为新能源汽车的核心技术之一，具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。
本文将探讨燃料电池技术在新能源汽车中的应用，并分析其优势和挑战。
一、燃料电池技术的基本原理燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。
其基本原理是通过氢气和氧气的反应产生电能和水。
燃料电池技术可以分为不同类型，如质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）等。
其中，PEMFC是目前应用最广泛的一种燃料电池技术。
二、燃料电池技术在新能源汽车中的应用1. 零排放与传统燃油汽车相比，燃料电池汽车的排放几乎为零。
燃料电池产生的唯一废气是水蒸气，对环境几乎没有污染。
这对于改善空气质量和减少温室气体排放具有重要意义。
2. 高能效燃料电池汽车的能量转化效率远高于传统燃油汽车。
燃料电池的能量转化效率可以达到50%以上，而传统燃油汽车的能量转化效率通常只有20%左右。
这意味着燃料电池汽车可以更有效地利用能源，降低能源消耗。
3. 快速加氢相比电动汽车的充电时间，燃料电池汽车的加氢时间更短。
一般情况下，燃料电池汽车的加氢时间只需要几分钟，而电动汽车的充电时间可能需要几个小时。
这使得燃料电池汽车更加便捷和实用。
三、燃料电池技术的挑战尽管燃料电池技术在新能源汽车中具有诸多优势，但仍面临一些挑战。
1. 储氢问题燃料电池汽车需要储存氢气作为燃料，而氢气的储存是一个技术难题。
目前，常用的氢气储存方式包括压缩氢气和液化氢气，但都存在一定的安全隐患和成本问题。
因此，如何安全、高效地储存氢气仍是一个亟待解决的问题。
2. 建设氢气供应基础设施与传统加油站相比，建设氢气供应基础设施的成本更高。
目前，全球范围内氢气供应基础设施的建设还相对滞后，这限制了燃料电池汽车的推广和应用。
3. 成本问题燃料电池技术的成本仍然较高，主要原因是催化剂和质子交换膜等关键材料的成本较高。
燃料与电动汽车性能分析比较
燃料电池汽车与纯电动汽车性能综合对比纵观人类历史，文明的进步本质上就是能量输出强度的进步。
早期的农业文明，动力以人畜、木柴等生物能为主，输出功率非常有限，还受到土地承载能力的限制，经济只能在低水平不断循环；18世纪工业革命后，随着蒸汽机和内燃机的推广，基础能源变为以煤炭、石油为代表的化石能源，能量密度提升了上百倍，GDP也终于突破了“马尔萨斯陷阱”的束缚，呈现了指数型的增长。
目前全球能源结构为原油33%，天然气24%、煤炭30%，核电4%、水电7%和新能源2%，化石能源居于绝对主导地位。
但展望未来，人类能源结构还会产生重大变革，如现在锂电池车的发展就已经如火如荼，因此经济意义上的石油枯竭恐怕还会来的更早。
未来谁能全面替代石油，成为新一代的车用燃料就成为非常关键的问题。
目前替代石油车的主流技术路线就是锂电池和燃料电池。
燃料电池最大优势就是能量密度高，是锂电池的120倍。
但锂电池起步早，商业化程度更高，整车成本也更低，且充电可以利用现有的电网系统，相比燃料电池整个加氢和供氢的配套网络都要从头建设，成本也要更低。
因此这两者的竞争核心就是能量密度和成本的竞争。
下面从原理及结构、性能、成本等方面对燃料电池汽车和纯电动汽车进行对比分析。
1.原理及结构比较燃料电池汽车中的燃料电池是一种电能生产装置，它通过电催化反应将燃料中的化学能转换成电能释放出来，其化学反应原理如下：正极：H2＝2H+ + 2e-负极：½ O2 + 2H+ + 2e- = H2O总反应：H2 + ½ O2＝ H2O纯电动汽车中的锂电池是一种能量存储装置，属于二次电池，通过可逆的电化学反应实现电能的存储和释放，其化学反应原理如下：正极：LiCoO2＝Li(1-x)CoO2+xLi++xe-负极：6C+xLi++xe- = LixC6总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6燃料电池原理图锂电池原理图由于燃料电池不能储存电能，结构上要比锂电池复杂。
燃料电池电动汽车发展现状和趋势
燃料电池电动汽车发展现状和趋势燃料电池电动汽车是指由燃料电池系统作为动力源或主动力源的汽车。
燃料电池是一种将外部供应的燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和其他反应产物的发电装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率高，产物仅为电、热和水蒸气，运行平稳，无振动和噪声，被认为是21世纪的绿色能源。
燃料电池电动汽车一般包括纯燃料电池驱动，或者燃料电池加上动力电池的电-电混合动力驱动，由于后者相对前者可以实现制动能量回收，可以实现更好的经济性和耐久性，因此越来越多被工业界所采用。
基本上可以说，目前的燃料电池电动汽车，实际指燃料电池（加动力电池的）混合动力汽车。
《中国制造2025》将“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，明确了“继续支持电动汽车、燃料电池电动汽车发展”的要求，为新能源汽车的发展指明了方向。
其中，首次明确提出了针对燃料电池电动汽车的国家层面的规划，包括推广数量及关键技术指标，即2020年实现燃料电池关键材料批量化生产的质量控制和保证能力，生产1000辆燃料电池电动汽车并进行示范运行；到2025年，制氢、加氢等配套基础设施基本完善，燃料电池电动汽车实现区域小规模运行。
这些目标充分体现了国家推广燃料电池电动汽车的决心。
然而，通过比对国外同期的技术及产业发展水平，发现尽管国家规划对燃料电池电动汽车未来的各项要求已经较目前水平有了大幅提升，但是距离国外标杆企业仍有较大差距。
本文将从国内外的燃料电池电动汽车技术及产业实际发展情况出发，说明目前国内燃料电池电动汽车研发和推广所处的实际水平及产业发展所面临的问题，提出在《中国制造2025》指导下未来燃料电池电动汽车发展的相关建议。
一国外燃料电池电动汽车发展现状和趋势在过去的25年间，世界各国主要汽车生产商一直在进行有关燃料电池电动汽车的研发，只是侧重点不同而已。
随着20世纪90年代燃料电池电堆的发展，汽车生产商们纷纷意识到燃料电池电堆对于整车性能及成本至关重要，并在2000～2010年间纷纷开始自主研发燃料电池。
燃料电池汽车参数
燃料电池汽车参数燃料电池汽车是一种装载了燃料电池的电动汽车。
它的主要特点是使用氢气作为能源，经过燃料电池反应产生电能驱动电机实现汽车的行驶。
相比于传统的内燃机汽车，燃料电池汽车具有零排放、低噪音、高能效等特点。
本文将介绍燃料电池汽车的参数。
1. 车身尺寸燃料电池汽车的车身尺寸一般与普通汽车相当，目前市场上常见的燃料电池汽车车身尺寸多在4米到5米之间，宽度在1.8米左右。
2. 质量和载重燃料电池汽车的质量主要由电池和氢气储存罐等设备决定，因此相比传统的内燃机汽车，燃料电池汽车往往较为轻盈。
其载重一般在500kg左右。
3. 动力系统燃料电池汽车的动力系统主要由燃料电池、电机以及电子控制系统等组成。
燃料电池是燃料电池汽车的核心部件，它将氢气和氧气上的电化学反应转化为电能来驱动电机。
电机则是直接通过电能来驱动车轮转动的装置。
电子控制系统则起到监测和控制动力系统运行的作用。
4. 电池类型和容量燃料电池汽车的电池选择一般分为两种：质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。
PEMFC是目前最为常见的一种电池类型。
其电池容量一般在60kW到120kW之间，能够提供足够的能量来驱动汽车行驶数百公里。
5. 续航里程燃料电池汽车的续航里程一般在300km以上，有些车型甚至能够达到500km以上。
相比传统的电动汽车，燃料电池汽车的续航里程更为可靠和稳定，而且加注氢气所需时间较短，用户的使用体验也更佳。
6. 最高车速燃料电池汽车的最高车速一般在150km/h左右，这是由于其动力系统的特性所致。
虽然较普通汽车略为降低，但也能够满足大部分的行驶需求。
7. 加注氢气时间燃料电池汽车的加注氢气时间一般在3到5分钟之间，相比于传统的电动汽车快速充电所需的时间较长。
目前，世界上已经建成了大量的氢气加注站，未来也有望进一步扩大规模，推动燃料电池汽车的应用普及。
总结：燃料电池汽车相比传统的汽油车和电动汽车具备明显的优势，其参数表现也越来越适应人们的生活需求。
燃料电池电动汽车课件
优点
③燃料多样化，优化了能源消耗结构。
燃料电池所使用的氢燃料来源广泛，自然界 中，氢能大量存储在水中，可采用水分解制 氢，也可以从可再生能源获得，可取自天然 气、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生 能源。燃料来源的多样化有利于能源供应安 全和利用现有的交通基础设施（如加油站 等）。燃料电池不依赖石油燃料，各种可再 生能源可以转化为氢能加以有效利用，减少 了对石油资源的依赖，优化了交通能源的构 成。
燃料电池技术虽已取得快速发展，但要使其装载使用达到规模，仍 有一些难题需要解决，例如氢的制取、储存及携带成本高、基础设 施建设投资大等。当前研究和开发工作的重点是降低成本和开发大 规模制造工艺。随着燃料电池的体积功率和质量功率的逐步提高， 生产成本的不断降低，制造材料和工艺的进一步改进和完善，以燃 料电池作动力的汽车将会得到广泛使用。
04
现实事例
丰田Mirai燃料电池汽车
本田Clarity Fuel Cell
丰田Mirai燃料电池汽车——整车
丰田Mirai燃料电池汽车——子系统
01
02
燃料电 储能 池堆 电池
03
04
05
高压储 氢气罐
驱动电机 和FC升压 变频电机
动力控 制装置
燃料电 池堆
丰田Mirai燃料电池汽车—子系统
储能 电池
为了提高效率，Mirai 后备箱中有一块镍氢储 能电池，用于吸收燃料 电池组输出剩余的电能 和车辆行驶过程中回收 的电能，供汽车急加速 或车载电池使用。
丰田Mirai燃料电池汽车—子系统
驱动 电机
动力控 制装置
FC升 压变频
器
TFCS系统中，燃料电池发出的电能 还需要经过升压变频器的升压才能 供给电动机使用，最大输出电压为 650V。
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武汉理工大学汽车工程学院
燃料电池电动汽车
优点： ◇由于增加了比功率价格相对低廉得多的蓄电池组，系统对燃
料电池的功率要求较纯燃料电池结构形式有很大的降低，从而大
大地降低了整车成本； ◇燃料电池可以在比较好的设定的工作条件下工作，工作时燃
料电池的效率较高； ◇系统对燃料电池的动态响应性能要求较低； ◇汽车的冷启动性能较好； ◇制动能量回馈的采用可以回收汽车制动时的部分动能，该措
醇或者汽油重整技术的FCEV则长达10多分钟，比起内燃机汽车起 动的时间长得多，影响其机动性能。 ❖ 燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求
◇燃料电池的比能量不低于150～200Wh /kg, 比功率不低于 300～400 W/kg。要求达到或超过美国先进电池联合体（USABC） 所提出的电池性能和使用寿命的指标。
由于燃料电池能将燃料的化 学能直接转换为电能，因此，它 没有像普通火力发电厂那样的通 过锅炉、汽轮机、发电机的能量 形态变化，可避免过程中转换损 失，达到市制发电效率。
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❖ 燃料电池的优点 ◇由于输出功率单位由堆的输出功率定，故机组容量具有自
由度；部分负荷时也能保持高的效率；
❖ 燃料电池的原理 燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成，其工作原
理与普通电化学电池类似，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，产生电流。
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燃料电池电动汽车
❖ 纯燃料电池驱动的FCEV
纯燃料电池电动汽车只有燃料 电池一个动力源，汽车的所有功率 负荷都由燃料电池承担。
◇增加了超级电容，系统质量 将可能增加；
◇系统更加复杂化，系统控制 和整体布置的难度也随之增大。
燃料电池+蓄电池十超级电容形式动力系统结构图
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燃料电池电动汽车
❖ 燃料电池电动汽车的主要不足 ◇燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高 ◇辅助设备复杂，且质量和体积较大 ◇起动时间长，系统抗振能力有待进一步提高 采用氢气为燃料的FCEV起动时间一般需要3分多钟，而采用甲
◇各种辅助技术装备的外形尺寸和辅助技术装备的质量应尽可 能地减小, 以符合FCEV的装车要求。
◇可以在- 20 ℃的条件下起动和工作, 有可靠的安全性和密封 性, 不会发生燃料气体的结冰和燃料气体的泄漏。 武汉理工大学汽车工程学院
燃料电池电动汽车
◇各种结构件有足够的强度和可靠性, 可以在负荷变化情况下 正常运转。并能够耐受FCEV行驶时的振动和冲击。
◇FCEV除排放达到零污染的要求外, 动力性能要求基本达到或 接近内燃机汽车的动力性能的水平, 性能稳定可靠。
◇通过与燃料供给装置的组合，可适用范围的燃料； ◇没有尺寸效应，很小的燃料电池仍具有和大尺寸相仿的效 率； ◇转换效率高，可达60% ； ◇没有运转部件，噪音小； ◇NOx及SOx等的排出量少，有利环保,若以氢为燃料，排放 是水，电池部分可实现“零排放”．
❖ 燃料电池的分类 根据工作温度可分为:低温型、中温型和高温型三种。
◇不能进行制动能量回收。
❖ 燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
该结构为一典型的串联式混合动力结构。在该动力系统结构中，
燃料电池和蓄电池一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化
成机械能传给传动系，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电
机变成发电机，蓄电池将储存回馈的能量。
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பைடு நூலகம்
燃料电池电动汽车
施可能会增加整车的能量效率。
缺点：
◇蓄电池的使用使得整车的质量增加，动力性和经济型受到影
响，这一点在能量复合型混合动力汽车上表现更为明显；
◇蓄电池充放电过程会有能量损耗；
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◇系统变得复杂，系统控制和整体布置难度增加。
❖ 燃料电池与超级电容联合驱动FCEV
这种结构形式与燃料电池+蓄电池结构相似，只是把蓄电池换 成超级电容。
燃料
导电离子
氧化剂
阳
阴
极
极
电 解 质
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燃料电池电动汽车
❖ 纯燃料电池驱动的FCEV
优点：
◇结构简单，便于实现系统控制和整体布置；
◇系统部件少，有利于整车的轻量化； ◇较少的部件使得整体的能量传递效率高。 缺点： ◇燃料电池功率大、成本高； ◇对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求；
动电机将电能转化成机械能传给传动系，驱动汽车前进；在汽车
制动时，驱动电机变成发电机，蓄电池和超级电容将储存回馈的
能量。
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燃料电池电动汽车
❖ 燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV 这种结构的优点相比燃料电
池+蓄电池的结构形式的优点更 加明显，尤其是在部件效率，动 态特性，制动能量回馈等方面。 而其缺点也一样更加明显：
根据电解质的种类可分为：
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碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料 电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、 聚合物离子膜燃 料电池(PEMFC)。
根据多电源的配置不同可分为： FCEV按“多电源”的配置不同，可分为纯燃料电池驱动（PFC） 的FCEV；燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的FCEV；燃 料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的FCEV；燃料电池与辅助 蓄电池和超级电容联合驱动（FC+B+C）的FCEV。
燃料电池电动汽车
2020/3/24
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燃料电池电动汽车
❖ 燃料电池定义 燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化
还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常 规电池的区别在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃 料和氧化剂，只要持续供应，燃料电池就会不断提供电能。 ❖ 燃料电池的特点
相对于蓄电池，超级电容充放电效率高，能量损失小，比蓄 电池功率密度大，在回收制动能量方面比蓄电池有优势，循环寿 命长，但是超级电容的能量密度较小。
❖ 燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV 燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车的动力系
统结构也为串联式混合动力结构。
燃料电池、蓄电池和超级电容一起为驱动电机提供能量，驱