燃料電池(chi)汽車(che)有哪些 什么是燃料電池(chi)汽車(che)

什么是燃料電池汽車

燃(ran)料(liao)電池汽車(FCV)是一種用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的汽車。車載燃料電池裝置所使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料經重整所得到的高含氫重整氣。與通常的電動汽車比較,其動(dong)力(li)方面(mian)的不同在于FCV用的(de)電力(li)來自車載燃料(liao)電池裝置(zhi),電動(dong)汽車所用的電力來(lai)自(zi)由電網(wang)充電的蓄電池。因(yin)此,FCV的關鍵是燃料電池。

燃料電池是一種不燃燒燃料而直接以電化學反應方式將燃料的化學能轉變為電能的高效發電裝置。發電的基本原理是:電池的(de)陽(yang)極(ji)(燃(ran)料極)輸入氫氣(燃料),氫(qing)分子(H2)在陽極(ji)催化劑作(zuo)用(yong)下被離(li)解成為(wei)氫(qing)離(li)子(H+)和(he)電子(e-),H+穿過(guo)燃料(liao)電池的電解質(zhi)層(ceng)向陰極(ji)(氧化極)方向(xiang)運動(dong),e-因通不過(guo)電解質層而由一(yi)個外部電路流向陰(yin)極;在電池陰極輸(shu)入氧氣(O2),氧氣在陰(yin)極催化劑作(zuo)用下離解(jie)成為氧原子(zi)(O),與通過外部電路(lu)流向陰極的e-和(he)燃料穿過電解(jie)質的H+結合生成穩定結構的水(H2O),完(wan)成電(dian)(dian)化學反應(ying)放出熱(re)量。這種電(dian)(dian)化學反應(ying)與氫氣(qi)在氧氣(qi)中發生的(de)劇(ju)烈(lie)燃燒反應(ying)是完(wan)全(quan)不同的(de),只要陽(yang)極(ji)不斷輸入(ru)氫氣(qi),陰極不斷輸(shu)入氧氣(qi),電化學(xue)反應(ying)就會連續不斷地進(jin)行(xing)下去(qu),e-就會不斷通過(guo)外部電路流動形成(cheng)電流,從而(er)連續不(bu)斷(duan)地向汽車(che)提供(gong)電力(li)。與(yu)傳(chuan)統的導電體切割磁力(li)線的回(hui)轉機械發電原理也(ye)完全不(bu)同,這種電(dian)(dian)化學反應屬于一種沒有物(wu)體運動就(jiu)獲得電(dian)(dian)力的靜態發電(dian)(dian)方式。因而,燃料電池具有效率高、噪音低(di)、無(wu)污染物排出等優點,這(zhe)確保了FCV成(cheng)為真(zhen)正(zheng)意義上的(de)高效、清潔汽(qi)車。

為滿足汽車的使用要求,車用燃料電池還(huan)必(bi)須具(ju)有高比能(neng)量(liang)、低(di)工作溫度、起動快、無泄漏等(deng)特(te)性,在眾多類型的燃料(liao)電池中,質子交換(huan)膜燃料電(dian)池(PEMFC)完全具備(bei)這些特性,所以(yi)FCV所使用的燃料電池都是PEMFC。

燃料(liao)電池汽車工作原理

燃(ran)料(liao)電池(chi)汽(qi)車(che)的(de)工作原理是，作為燃(ran)料(liao)的(de)氫在(zai)汽(qi)車(che)搭(da)載的(de)燃(ran)料(liao)電池(chi)中，與(yu)大氣(qi)(qi)中的(de)氧氣(qi)(qi)發生(sheng)氧化還(huan)原化學反應，產生(sheng)出電能來帶動電動機(ji)工作，由電動機(ji)帶動汽(qi)車(che)中的(de)機(ji)械傳動結構，進而(er)帶動汽(qi)車(che)的(de)前橋（或后橋）等(deng)行走機(ji)械結構工作，從而(er)驅(qu)動電動汽(qi)車(che)前進。

7核心部件燃料(liao)電池(chi)。燃料(liao)電池(chi)的(de)(de)反(fan)應(ying)結(jie)果會產(chan)(chan)(chan)生極少的(de)(de)二氧(yang)(yang)化碳和氮氧(yang)(yang)化物，副產(chan)(chan)(chan)品主要產(chan)(chan)(chan)生水，因此被(bei)稱(cheng)為綠(lv)色新型環保汽車。燃料(liao)電池(chi)汽車是電動(dong)汽車的(de)(de)一(yi)種(zhong)，其核心部件燃料(liao)電池(chi)。通過氫氣和氧(yang)(yang)氣的(de)(de)化學作用，而不是經過燃燒(shao)，直接變成電能動(dong)力。

燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電池(chi)汽車的(de)氫(qing)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)能通過幾種(zhong)途徑得到。有些(xie)車輛直接攜帶著純氫(qing)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)，另外一些(xie)車輛有可能裝有燃(ran)(ran)料(liao)(liao)重整器，能將(jiang)烴(jing)類燃(ran)(ran)料(liao)(liao)轉化(hua)為(wei)富氫(qing)氣(qi)體。單(dan)個的(de)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電池(chi)必(bi)須結合成燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電池(chi)組，以(yi)便獲得必(bi)需的(de)動力，滿足車輛使用(yong)的(de)要求。

燃料電池汽車特點

與傳統汽車相比，燃料電池汽車與傳統的內燃機驅動汽車在構造及動力傳輸等方面的不同,為汽車的整體設計提出了新的要求。傳統內燃(ran)機汽車的發動機----變(bian)速器動力(li)總成在(zai)燃料電池汽(qi)車(che)中不(bu)復存(cun)在(zai),取而代之的是(shi)燃料電池反應(ying)堆、蓄電池、氫(qing)氣(qi)罐(guan)、電動機(ji)、DC/DC轉化(hua)器(qi)等設備。而制動(dong)系統和懸架也(ye)相(xiang)應(ying)變化(hua)。因(yin)此,根據燃料電池汽車自身特點,在(zai)設計時,應(ying)作相應(ying)的變化和改進(jin)。燃(ran)料電池汽車具有以下優點：

1、零(ling)排放或近(jin)似零(ling)排放。

2、減少了機(ji)油泄漏帶來的水污染(ran)。

3、降低(di)了溫室(shi)氣體的排放。

4、提高(gao)了燃油經濟(ji)性(xing)。

5、提高了發動機燃燒(shao)效(xiao)率。

6、運行平穩、無噪(zao)聲(sheng)。

燃料電池(chi)汽車的特(te)點表現在以下方面(mian)：

燃料電池汽車底盤布置

燃料電池動力總成包括:氫氣罐總成(cheng)(cheng)(cheng)、蓄(xu)電池總成(cheng)(cheng)(cheng)、燃料電池堆總成(cheng)(cheng)(cheng)、動(dong)力輸出系(xi)統總成(cheng)(cheng)(cheng)等。其中,儲(chu)氫(qing)罐一般(ban)放置(zhi)于(yu)底盤的中部,或后排(pai)座(zuo)椅的下方空間(傳(chuan)統內燃機轎車的油箱位置),將氫氣(qi)罐分散存儲。除了燃料(liao)電池動(dong)力(li)總成外,對汽車制動總成(cheng)、前后懸架總成(cheng)及輪胎(tai)等方(fang)面也應(ying)作相應(ying)的調整和(he)測試(shi)。特別(bie)是隨著輪轂(gu)電機技術(shu)的發展,使燃料電(dian)池汽車在電(dian)動機的放(fang)置有了新的選(xuan)擇,增大了汽車(che)內部空間。而各電動(dong)輪的驅動(dong)力也(ye)可(ke)直接控制,提(ti)高惡劣路面條(tiao)件下汽車的行(xing)使性能。底(di)盤布置應把絕大(da)多(duo)數的負載均(jun)勻分(fen)配在底(di)盤的前后端,降低車輛的總體重心,使轎車具有良好的(de)操控(kong)性(xing)能,并改善車輛的(de)整體安全性。

燃(ran)料電池(chi)汽(qi)車(che)管理系統

燃料電池汽車的動力系統一般由質子交換膜燃料電池、蓄電池、電機和系統控制設備組成。燃料電池所生成的電能經過DC/DC轉換器、DC/AC逆變器等的變換,帶(dai)動電機的運轉(zhuan),將(jiang)電能轉變為機械(xie)能,為汽(qi)車提供動(dong)力。在一些關鍵部件,如質(zhi)子交(jiao)換膜燃料(liao)電(dian)池和蓄電(dian)池等,其熱(re)(re)特性及(ji)傳(chuan)熱(re)(re)性質(zhi)與傳(chuan)統汽車有著很大的不(bu)同,為燃料(liao)電池(chi)汽車(che)的(de)水、熱管理(li)提出了新(xin)的(de)目標和要求。

燃(ran)料電池汽車電子控制

與傳統汽車相同,電子控制(zhi)在燃料電池汽(qi)(qi)車(che)的發展(zhan)中也將起著越來越重要的作用。汽(qi)(qi)車(che)的各種操縱系統(tong)都會向著電子化和(he)電動化的方向發展(zhan),實現“線操控”,即用(yong)導線代替機(ji)械傳動機(ji)構,如“導線制動”、“導線轉(zhuan)向”等;現有的12V動力電(dian)源(yuan)已滿足不(bu)了(le)汽(qi)車上所有(you)電(dian)氣系統的需要,42V汽(qi)車電氣系統新標準的實施,將會使汽(qi)車電器零(ling)

部件的設計和結構發生重大的變革,機(ji)械式繼電器、熔(rong)絲式保(bao)護電路也(ye)將隨之淘汰(tai)。同時,燃料電池的(de)特(te)性有(you)其自身的(de)特(te)點:

a.電壓(ya)低,電流(liu)大;

b.輸(shu)出電流會隨溫度的升(sheng)(sheng)高而升(sheng)(sheng)高,輸出電(dian)壓(ya)會隨輸出電(dian)流(liu)的增大而下降;

c.從開(kai)始(shi)輸出電(dian)壓(ya)、電(dian)流到逐(zhu)漸進入(ru)穩(wen)定(ding)狀態,停留在過渡(du)帶范圍內的動(dong)態(tai)反應時(shi)間(jian)較長。正是由于(yu)以上特(te)點,大多數電器(qi)和電機難以適應其(qi)電壓(ya)特性(xing),所以必須(xu)和DC/DC變換器和DC/AC逆變器(qi)配合使用,需(xu)要對燃(ran)料電(dian)池系(xi)統進行大量(liang)的功率(lv)調(diao)節(jie)以保(bao)證電(dian)壓(ya)的穩定(ding)。

(1)當燃料電池(chi)的(de)輸出功率大于汽(qi)車的(de)需要時,多余(yu)的(de)功(gong)率(lv)可對(dui)蓄電池進(jin)行充電,在動力系統起動時蓄電池可以給輔助系統提(ti)供電源;

(2)當燃料電池的(de)功率不(bu)能滿(man)足汽車加(jia)速、爬坡時,蓄電池可提供附加功率(lv),配合燃(ran)料電池(chi)共同使(shi)用。

所以,車輛(liang)可(ke)采用42V的輔助電源獨立地(di)為(wei)各種(zhong)電子、電氣設(she)備提供電能。由(you)于燃(ran)料(liao)電池(chi)汽車較之(zhi)傳統內燃(ran)機汽車在驅動方式上(shang)有著本質的區別,所以在底盤布(bu)置(zhi)、水熱管理、電子(zi)控制等諸(zhu)多(duo)方面(mian)的設計也(ye)有著很大的不同。

燃料電池車是電動車的一種，其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學作用，而不是經過燃燒，直接變成電能的。燃料電池的化學反應過程不會產生有害產物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2～3倍，因此從能源的利用和環境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。

燃料電池汽車有哪些

下面我們(men)就來盤(pan)點哪些企(qi)業在做(zuo)電池燃料車(che)。

1.金龍汽車產品：一代氫燃料電池城市客車

公司主營汽車產品及零配件，其大中型客車的市場占有率高。同時公司一直致力于新能源客車的研發，09年(nian)初，公司研制的新一(yi)代氫燃(ran)料(liao)電池城市客車在蘇(su)州下線，此舉(ju)標志著國(guo)家(jia)“863計劃十一五攻關項目：節能與新能源汽(qi)車(che)”--氫燃料城(cheng)市客車研發項目取得(de)新突破。

2.上汽集團產品：榮威950插電式燃料電池車

在2015上海車展(zhan)前(qian)，上汽集團與媒體(ti)進(jin)行了(le)(le)(le)前(qian)瞻(zhan)技術分享會(hui)，提前(qian)對(dui)即(ji)將在車展(zhan)展(zhan)示(shi)的兩款“未來(lai)汽車”進(jin)行了(le)(le)(le)預(yu)熱。除了(le)(le)(le)造勢(shi)多時的智能汽車，上汽集團還拋(pao)出了(le)(le)(le)另外一枚重磅炸彈(dan)——第四代榮(rong)威950插電式燃(ran)料電池(chi)車(che)(che)。該車(che)(che)可實現400多公里的續(xu)航里程，160公里的最高時速。

3.現代汽車產品：ix35氫燃料電池車

現代汽車2014年2月份開始在韓國投產ix35氫(qing)燃(ran)料電池車，成為全球首家推出量產版(ban)氫(qing)燃(ran)料電池車的車企，該車型在(zai)歐(ou)洲(zhou)等(deng)市場(chang)以ix35的(de)名稱進行銷售。

現代選擇ix35這款車(che)衍(yan)生(sheng)出(chu)燃料電池(chi)車(che)并(bing)量產，部分原因(yin)是因(yin)為該車(che)的傳統車(che)型頗受歡迎。在燃料電池(chi)版ix35中，工程師確保燃(ran)料(liao)電池堆、儲氫(qing)罐、電池和(he)動力總成的關(guan)鍵系統不會對車輛的可用(yong)性(xing)造成影響。

車中采用了功率為100千瓦的燃(ran)料電(dian)池堆為一臺功率為100千瓦(wa)的(de)電動機提供(gong)(gong)能量，電機可提供(gong)(gong)的(de)峰(feng)值扭矩達到(dao)300牛米(mi)，約合221磅英(ying)尺，0-62英里/時加速時間(jian)為12.5秒，最高時(shi)速可達100英里/時，其行駛里程則(ze)為369英(ying)里，約合594公里。儲氫罐中可存放(fang)5.6千克氫(qing)氣，也就是(shi)每千克氫(qing)燃料可支持汽(qi)車行駛106公里。經計算(suan)，一千克氫燃料(liao)約相當于3.7升汽油的(de)(de)能量(liang)含量(liang)，那么，該車(che)的(de)(de)燃效(xiao)約為(wei)28.6（106/3.7=28.6）千克/升。

4.豐田產品：豐田Mirai燃料電池車，FCV Plus概念車

Mirai燃料電池車

FCV Plus概念車

豐田作為油電混動領域的領導者此次帶來了采用氫燃料電池作為動力能源的車型。與其他清潔能源不同，用氫氣轉化為電能驅動的汽車尾氣近為對環境無害的水蒸氣。該車將在2014年底接受預(yu)定，并于2015年正式發(fa)售(shou)。

不(bu)同(tong)于特(te)斯拉(la)旗下(xia)的(de)電(dian)(dian)(dian)動車(che)(che)(che)，豐田(tian)該款汽(qi)車(che)(che)(che)采用的(de)不(bu)是插電(dian)(dian)(dian)式充(chong)電(dian)(dian)(dian)，取而代之的(de)是加氫的(de)方式。液氫加入(ru)儲罐(guan)中，與空氣(qi)發生(sheng)反應(ying)產(chan)生(sheng)水的(de)同(tong)時產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)能，電(dian)(dian)(dian)能被輸送(song)給車(che)(che)(che)輛的(de)電(dian)(dian)(dian)動機(ji)，從而驅動汽(qi)車(che)(che)(che)。

5.本田產品：本田Clarity氫燃料電池車

本田Clarity氫燃料電池轎車(che)日(ri)前在東京車(che)展上發布，該車(che)是現款FCX Clarity車型的升級版。本田公司表示(shi)，該車將于(yu)2016年3月份在(zai)日本上市，同時(shi)也將在(zai)美國上市。美版(ban)將在(zai)今年的洛杉(shan)磯車展(zhan)上發布。

6.通用產品：雪佛蘭Equinox第四代氫燃料電池車

雪佛蘭Equinox的燃料(liao)電池組由(you)440塊串聯電(dian)池組成，電(dian)力(li)輸出可達93千瓦，在車載73千瓦(100馬力)同步電(dian)動機的共同驅(qu)動下，0－100公里/小(xiao)時(shi)的加速只要12秒，而這(zhe)款前驅(qu)車型的最高時速可達每小(xiao)時160公里。