电动汽车原理与构造（第3版）课件：燃料电池电动汽车技术.ppt

电动汽车原理与构造

燃料电池电动汽车技术

概述

燃料电池电动汽车：是电动汽车的一种基本类型，用于驱动汽车行驶的电能主要

来自“燃料电池”，整车的燃料补给不同于动力电池电动汽车的充电方式(化学

反应过程)，而采用机械式充电方式(燃料的装填和加注，物理过程)

燃料电池概念：

是一种把燃料氧化的化学能直

接转换为电能的“发电装置”

概述

燃料电池电动汽车的优点

p工作效率高，内燃机汽车的效率约为11％左右，而

以氢气为燃料的燃料电池汽车效率可达到50％~70％，

甲醇重整产生氢气的燃料电池汽车效率也可达到30％

左右。燃料电池汽车的效率高于内燃机汽车

p节能、环保。燃料电池汽车使用能源主要是氢气，

排放的主要物质是水，对于环境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

p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

教学提纲

4.1燃料电池系统的组成和工作原理

4.2燃料电池汽车的系统组成和工作原理

4.3典型的燃料电池汽车结构

教学提纲

4.1燃料电池系统的组成和工作原理

4.2燃料电池汽车的系统组成和工作原理

4.3典型的燃料电池汽车结构

燃料电池的组成和工作原理

燃料电池是一种把燃料氧化的化学能直接转换为电能的“发电装置”，是电化学

反应的发生器。燃料电池的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。氢氧燃料电池实际上就是一个电解水的逆过程，通过氢氧的化学反应生成

水并释放电能。氢气和氧气分别是燃料电池在电化学反应过程中的燃料和氧化剂



H22H2e

1

O2H2eHO

222

燃料电池的组成和工作原理

燃料电池参与反应的化学物质，如

氢和氧，是由燃料电池外部的单独

供气系统供给的，只要保证物质供

应的连续性，就可以保证能量输出

的连续性。从这个意义上来讲，燃

料电池本身是一个开放的发电装置

燃料电池的组成和工作原理

燃料电池种类：

高温≥750℃

直接式燃料电池中温200～750℃

低温≤200℃

燃料电池的组成和工作原理

汽车用燃料电池的要求：常温下工作；电流密度高；免维护性好；耐振性与耐冲

击性好；能够从低负荷到高负荷进行高效率运转；可以放置在冰点以下环境中

燃料电池的组成和工作原理

质子交换膜燃料电池

阳极反应：



2H24H4e

阴极反应：



O24e4H2H2O

燃料电池的组成和工作原理

p质子交换膜燃料电池结构

燃料电池的组成和工作原理

p燃料电池的类别-质子交换膜电堆

燃料电池的组成和工作原理

p燃料电池的类别-质子交换膜燃料电池特点

优点：环境友好;效率较高，达60％~80％;对燃料适应性强，既可用纯氢，也可

用转化燃料，氧化剂可用空气;工作温度低;比功率与比能量高;可变负荷运转

。

技术难点：

•质子交换膜：杜邦的Nafion、日本的Asahi

•电极催化剂：铂金

•双极板：无孔石墨板

•燃料电池的组装

•反应气体的供给系统

•水、热管理系统

燃料电池的组成和工作原理

p燃料电池发电系统的组成

燃料电池的组成和工作原理

燃料电池发电系统技术-燃料电池的类别

p增压式质子交换膜燃料电池

燃料电池的组成和工作原理

燃料电池发电系统技术-燃料电池的类别

p增压式质子交换膜燃料电池

燃料电池的组成和工作原理

燃料电池发电系统技术-燃料电池的类别

p常压式质子交换膜燃料电池

燃料电池的组