燃料電池(chi)汽(qi)車(che)有哪些 什么是燃料電池(chi)汽(qi)車(che)

什么是燃料電池汽車

燃料電池汽車(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,其動力方(fang)面(mian)的不同在于FCV用的(de)電力來自車載燃料電池裝置,電(dian)(dian)動汽車所用的(de)電(dian)(dian)力來自由電(dian)(dian)網充電(dian)(dian)的(de)蓄電(dian)(dian)池。因此,FCV的關鍵(jian)是燃料電(dian)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:電池的陽極(ji)(燃料極)輸(shu)入氫(qing)氣(燃料),氫分子(H2)在陽極(ji)催化(hua)劑作用(yong)下(xia)被離(li)解成為氫(qing)離(li)子(H+)和電子(e-),H+穿過(guo)燃料電池的電解質層(ceng)向陰(yin)極(氧(yang)化極)方向運(yun)動,e-因通不過電解質(zhi)層而(er)由(you)一個外部電路流向陰極(ji);在(zai)電池陰極輸入氧(yang)氣(O2),氧氣在陰極催化劑(ji)作用下離解成為(wei)氧原子(zi)(O),與通過外部(bu)電(dian)路(lu)流向陰極的e-和燃料穿過(guo)電解(jie)質的H+結合(he)生成穩定結構的水(H2O),完(wan)(wan)成電化(hua)學反(fan)(fan)應放出(chu)熱量。這種電化(hua)學反(fan)(fan)應與氫氣在氧氣中發生的劇烈燃燒反(fan)(fan)應是完(wan)(wan)全不同(tong)的,只(zhi)要陽極不(bu)斷(duan)輸入氫氣,陰極不斷輸入(ru)氧氣,電化學(xue)反應就會連續不斷地進行下去,e-就會不斷(duan)通過外部電路流動形成(cheng)電流,從而連續(xu)不(bu)斷(duan)地向汽車提供(gong)電(dian)力。與傳統的(de)導(dao)電(dian)體切割磁力線的(de)回(hui)轉機械發電(dian)原理也完全不(bu)同,這種電(dian)化學反應屬于(yu)一(yi)種沒有物體運動就獲得電(dian)力的靜態發電(dian)方式(shi)。因而,燃料(liao)電池(chi)具有效率高、噪音低(di)、無污染物排(pai)出等優點,這確(que)保了FCV成(cheng)為真正意義上的高效、清(qing)潔汽(qi)車(che)。

為滿足汽車的使用要求,車用燃料電池還必須具有高比能(neng)量、低工(gong)作溫度、起動快(kuai)、無泄漏等特性(xing),在眾多類型的燃料電(dian)池中,質(zhi)子交換(huan)膜(mo)燃料電池(chi)(PEMFC)完全具備這些特性(xing),所以FCV所(suo)使用的(de)燃料電池都是PEMFC。

燃料電池汽車工作原理

燃(ran)料電(dian)(dian)池汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)工作(zuo)原(yuan)(yuan)理(li)是，作(zuo)為燃(ran)料的(de)(de)氫在汽(qi)(qi)車(che)搭載的(de)(de)燃(ran)料電(dian)(dian)池中(zhong)，與大(da)氣中(zhong)的(de)(de)氧氣發生氧化還原(yuan)(yuan)化學反應，產生出電(dian)(dian)能來帶動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機工作(zuo)，由電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機帶動(dong)(dong)(dong)汽(qi)(qi)車(che)中(zhong)的(de)(de)機械傳動(dong)(dong)(dong)結(jie)構(gou)，進而帶動(dong)(dong)(dong)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)前(qian)橋（或后橋）等行走機械結(jie)構(gou)工作(zuo)，從而驅動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽(qi)(qi)車(che)前(qian)進。

7核心(xin)部(bu)件燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)。燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)的反應結(jie)果會(hui)產(chan)生極少的二氧化碳和(he)氮氧化物(wu)，副(fu)產(chan)品主(zhu)要產(chan)生水，因此被稱為(wei)綠色新(xin)型環(huan)保汽(qi)車(che)。燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)汽(qi)車(che)是(shi)電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)的一種(zhong)，其核心(xin)部(bu)件燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)。通過氫氣和(he)氧氣的化學作用(yong)，而不是(shi)經過燃燒，直接變(bian)成電(dian)(dian)能動力(li)。

燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電池汽車的氫(qing)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)能通過幾種途(tu)徑得(de)到。有(you)(you)些車輛直接攜帶著純氫(qing)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)，另外(wai)一些車輛有(you)(you)可(ke)能裝有(you)(you)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)重整(zheng)器，能將烴類(lei)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)轉化為(wei)富氫(qing)氣(qi)體。單個的燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電池必(bi)須結合成燃(ran)(ran)料(liao)(liao)電池組(zu)，以便獲得(de)必(bi)需(xu)的動(dong)力，滿足車輛使用的要求。

燃(ran)料(liao)電(dian)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(wei)汽車(che)的整(zheng)體(ti)設(she)計(ji)提出了(le)新的要(yao)求(qiu)。傳統(tong)內燃機(ji)汽車(che)的發動機(ji)----變(bian)速器動(dong)力總成(cheng)在燃料電池汽車中不復(fu)存在,取而代之的是燃(ran)料電池反應堆、蓄電池、氫氣(qi)罐、電動機、DC/DC轉化(hua)器等(deng)設備。而制(zhi)動系(xi)統和懸(xuan)架(jia)也相(xiang)應(ying)變(bian)化(hua)。因此,根據燃料電池汽車(che)自身特點,在(zai)設計時,應作相應的變化和改進。燃(ran)料電池汽車具有以下優(you)點(dian)：

1、零(ling)(ling)排放或近似零(ling)(ling)排放。

2、減少(shao)了(le)機油泄(xie)漏帶(dai)來的(de)水污染(ran)。

3、降低(di)了溫室氣體的(de)排(pai)放。

4、提(ti)高了燃(ran)油經濟性。

5、提高了發(fa)動機燃燒效(xiao)率(lv)。

6、運(yun)行平穩、無噪聲。

燃料電池汽車的(de)特點表現在以下方面(mian)：

燃料電池汽(qi)車底盤布置

燃料電池動力總成包括:氫(qing)氣罐總(zong)(zong)成(cheng)、蓄電池總(zong)(zong)成(cheng)、燃料電池堆總(zong)(zong)成(cheng)、動力輸出系統總(zong)(zong)成(cheng)等。其中,儲氫罐一(yi)般放(fang)置(zhi)于底盤(pan)的中(zhong)部,或后排座椅(yi)的下方空間(jian)(傳統(tong)內燃機轎車(che)的油箱位(wei)置),將氫(qing)氣罐分散存儲。除(chu)了燃料電池動力總(zong)成外,對汽(qi)車制動總(zong)成(cheng)、前后懸架總(zong)成(cheng)及輪胎等方面也應(ying)作(zuo)相應(ying)的調整(zheng)和測試(shi)。特別是(shi)隨著輪轂電機技術(shu)的發展(zhan),使(shi)燃(ran)料電池汽(qi)車在電動機(ji)的(de)放置有了(le)新的(de)選擇,增大了汽車(che)內部空(kong)間。而各電動輪的驅(qu)動力也可直(zhi)接控制,提高(gao)惡劣路面條件下汽車的行使性(xing)能。底(di)盤(pan)布置應把絕大(da)多數(shu)的負(fu)載(zai)均勻分配在底(di)盤(pan)的前后端,降低車輛(liang)的總體重心,使轎車(che)具有良(liang)好的操(cao)控性能,并改善車輛的整體安全性。

燃料電(dian)池汽車管理系統

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(ni)變器等的變換(huan),帶動電機的運轉,將電能(neng)轉(zhuan)變為機械(xie)能(neng),為汽車(che)提供動力。在一些(xie)關鍵部件,如質子交換膜燃料電(dian)池和蓄電(dian)池等,其(qi)熱特性及傳熱性質與傳統汽車有著很大的不同,為燃料電池汽車的水(shui)、熱(re)管理提出了新的目標和(he)要求。

燃料電池汽車電子控制

與傳統汽車相同,電(dian)(dian)子控制(zhi)在燃料電(dian)(dian)池汽(qi)車(che)的(de)(de)發展中也將起著越來越重要(yao)的(de)(de)作用。汽(qi)車(che)的(de)(de)各種操縱(zong)系統都會(hui)向著電(dian)(dian)子化(hua)和電(dian)(dian)動化(hua)的(de)(de)方向發展,實(shi)現“線(xian)操控”,即用導線代替(ti)機械傳(chuan)動機構,如“導(dao)線制動”、“導(dao)線轉(zhuan)向”等;現有(you)的12V動力(li)電(dian)源(yuan)已(yi)滿(man)足不了汽車上所(suo)有(you)電(dian)氣系統的(de)需要,42V汽車電氣(qi)系統新標準的實施,將會(hui)使汽車(che)電(dian)器零

部件的設計和結構發生重大的變革,機械式繼電器、熔絲式保護(hu)電路也將隨之淘汰。同時,燃(ran)料(liao)電池的特(te)性有其自身的特(te)點:

a.電壓低,電流大;

b.輸出電流會隨(sui)溫度(du)的升(sheng)高而(er)升(sheng)高,輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)壓會隨輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)流的增大而下降;

c.從開始輸出電(dian)壓(ya)、電(dian)流到逐漸進入(ru)穩定(ding)狀態,停留在過渡帶(dai)范圍(wei)內的動態反應時間較長。正是由于以上特點,大(da)多(duo)數電器和電機難以適應其電壓特性,所以必須和DC/DC變換器和DC/AC逆變器配合使用,需要(yao)對燃料電(dian)池系統進行大量的功率調(diao)節以(yi)保(bao)證電(dian)壓的穩定。

(1)當燃料電(dian)池的輸出功率大于(yu)汽車的需要時(shi),多余(yu)的功率(lv)可對蓄電(dian)池進行充電(dian),在動(dong)力系統起動(dong)時蓄電池可以給輔(fu)助(zhu)系統提(ti)供(gong)電源;

(2)當燃(ran)料電池的功率不(bu)能滿足(zu)汽車加速(su)、爬坡(po)時(shi),蓄電池(chi)可提供附加功(gong)率(lv),配合燃料(liao)電池(chi)共同(tong)使用。

所以,車輛(liang)可采用42V的(de)輔助電源獨(du)立地為各種電子(zi)、電氣設備提(ti)供電能(neng)。由(you)于燃(ran)料電池汽車(che)較之(zhi)傳統內(nei)燃(ran)機(ji)汽車(che)在驅動方式上有著本質的(de)區(qu)別,所(suo)以在底盤(pan)布置、水(shui)熱管理、電子控制等諸(zhu)多方面的(de)設計也有著很大的(de)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(bei)，因此從(cong)能源(yuan)的利用和環(huan)境保護(hu)方面，燃料電池汽車是一(yi)種理想的車輛。

燃料電池汽車有哪些

下面我(wo)們就(jiu)來(lai)盤點哪些(xie)企業在做電(dian)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年初(chu)，公司研制的新一(yi)代氫燃料電池城(cheng)市客車在(zai)蘇州下線，此舉標志著國(guo)家(jia)“863計(ji)劃十一五(wu)攻(gong)關項(xiang)目(mu)：節(jie)能與新能源汽車”--氫燃料城市客車研發項目取得新突破(po)。

2.上汽集團產品：榮威950插電式燃料電池車

在2015上海車(che)展前(qian)，上汽(qi)集(ji)團與媒(mei)體(ti)進行了(le)前(qian)瞻技術分(fen)享會，提前(qian)對即將在車(che)展展示的兩款“未來汽(qi)車(che)”進行了(le)預熱。除了(le)造勢多時(shi)的智能(neng)汽(qi)車(che)，上汽(qi)集(ji)團還拋出(chu)了(le)另外一枚重磅炸彈——第四代榮威(wei)950插電式燃料(liao)電池(chi)車。該車可實現400多公里(li)的續航里(li)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(nian)2月(yue)份開始在韓國投產(chan)ix35氫燃料電(dian)池車，成(cheng)為全球首家推出量產版(ban)氫燃料電(dian)池車的車企，該車型在歐洲等市場(chang)以ix35的名稱進(jin)行銷售。

現代選擇ix35這款車(che)衍(yan)生(sheng)出燃(ran)料(liao)電池車(che)并(bing)量(liang)產(chan)，部分原因是因為該車(che)的傳統車(che)型頗受歡迎。在(zai)燃(ran)料(liao)電池版ix35中，工程師(shi)確保燃料電池(chi)堆、儲(chu)氫(qing)罐、電池(chi)和動力總成(cheng)的關鍵(jian)系統不會對(dui)車(che)輛的可用性(xing)造成(cheng)影響。

車中采用了功率為100千瓦的(de)燃料(liao)電池堆為(wei)一臺(tai)功率為(wei)100千瓦的(de)(de)電動機(ji)提(ti)供(gong)(gong)能量(liang)，電機(ji)可提(ti)供(gong)(gong)的(de)(de)峰值扭矩達到300牛米，約合221磅英尺，0-62英里/時(shi)加(jia)速時(shi)間為12.5秒，最高時速可達(da)100英里/時，其行駛里程則為(wei)369英里，約(yue)合594公里。儲(chu)氫罐中可存(cun)放(fang)5.6千克氫氣，也(ye)就是每(mei)千克氫燃料可支(zhi)持(chi)汽車行駛(shi)106公(gong)里。經計算(suan)，一千克氫(qing)燃料約相當于3.7升汽油的能量(liang)含量(liang)，那么，該車的燃效約為28.6（106/3.7=28.6）千克(ke)/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年底接受預定，并(bing)于(yu)2015年正式發售。

不同于特斯拉旗(qi)下的(de)(de)(de)電(dian)(dian)動車(che)，豐田該(gai)款汽車(che)采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)不是插電(dian)(dian)式(shi)充電(dian)(dian)，取(qu)而代(dai)之的(de)(de)(de)是加氫的(de)(de)(de)方式(shi)。液(ye)氫加入(ru)儲罐中(zhong)，與空氣(qi)發(fa)生反應產生水的(de)(de)(de)同時產生電(dian)(dian)能，電(dian)(dian)能被(bei)輸送給車(che)輛的(de)(de)(de)電(dian)(dian)動機，從而驅動汽車(che)。

5.本田產品：本田Clarity氫燃料電池車

本田Clarity氫燃料(liao)電(dian)池(chi)轎車日(ri)前在東京車展上發布，該車是現款FCX Clarity車型的升級版。本田公司表示，該車將(jiang)于2016年3月份在(zai)日(ri)本上市(shi)，同時(shi)也將在(zai)美(mei)國上市(shi)。美(mei)版(ban)將在(zai)今年的洛杉磯車(che)展上發布。

6.通用產品：雪佛蘭Equinox第四代氫燃料電池車

雪佛蘭Equinox的燃料電池組由440塊串聯電池(chi)組成，電力輸出可達(da)93千瓦，在車載(zai)73千(qian)瓦(100馬力)同步電動機的共同驅動下(xia)，0－100公里(li)/小(xiao)時的加速只要12秒，而這款前驅車(che)型的最高時速可(ke)達每小時160公里。