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1、电动汽车燃料电池技术的研究摘 要随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重,社会对汽车的高效、清洁、经济和安全性提出了更高要求。文章介绍了燃料电池车的历史、电动汽车的分类、燃料电池电动汽车技术、燃料电池分类、燃料电池技术当前存在并且急需要解决的问题、燃料电动汽车的发展前景等方面,分析了燃料电池电动汽车在发展与应用中需要解决的关键技术。指出燃料电池作为一种新能源,以其高效能和零污染等优点日益受到重视,燃料电池电动汽车及其技术也得到了越来越广泛地应用和发展。关键词：电动汽车；燃料电池；经济性；效率The electric car fuel cell technology researchAbstract
2、With the increasingly serious problem of energy shortage and environmental pollution, social on the cars efficient, clean, economic and security of proposed higher requirements.The article introduces the current and urgent need to address the problem, fuel electric vehicle development prospects of f
3、uel cell vehicle history, electric vehicle classification, fuel cell electric vehicle technology, fuel battery, fuel cell technology, analyzes the key techniques needed to be resolved in the development and application of fuel cell electric vehicle.It is pointed out that the fuel cell as a kind of n
4、ew energy, to its high efficiency and zero pollution has attracted more and more attention. Fuel cell electric vehicle and its technology has been more and more widely application and development.Keywords：Electric vehicle ;Fuel cell ;Economy ;EfficiencII目 录1 绪 论(1)1.1 绪论综述(1)1.2 燃料电池车的历史(2)2电动汽车的分类(
5、3)2.1蓄电池电动汽车(3)2.2燃料电池电动汽车(3)2.3混合电动汽车(3)3燃料电池电动汽车技术(6)3.1燃料电池的工作原理(6)3.2燃料电池分类(6)3.2.1根据工作温度分类(7)3.2.2根据燃料来源分类(7)3.2.3根据电解质类型分类(7)4燃料电池汽车的燃料(8)4.1以氢为燃料(8)4.1.1以氢为燃料电池燃料的优点(8)4.1.2以氢为燃料电池燃料的缺点(9)4.2以甲醇为燃料(9)4.2.1以甲醇为燃料电池燃料的优点(9)4.2.2以甲醇为燃料电池燃料的缺点(10)4.3以汽油为燃料(10)4.3.1汽油燃料内部结构反应之间的重整过程(11)4.3.2汽油燃料电池
6、的优势(11)5燃料电池技术的问题和前景(13)5.1燃料电池技术的问题(13)5.2燃料电池技术的前景(13)6 结 论(15)参考文献(16) 致谢 (17)1 绪 论1.1绪论综述在最近的几年里，由于世界经济水平的不断提高，人们的生活水平也就越来越高，所以人们的购买力也大大的提升，汽车因此就走进了千家万户。那么问题就来了。第一：目前世界上绝大部分汽车都是内燃机驱动的，燃料都是汽油或者柴油，并且目前世界石油资源越来越少且越来越贵所以燃料汽车的成本会越来越高。第二,就是内燃机汽车带来的环境污染问题，因为内燃机的燃料是汽油或者是柴油，所以排放的尾气含有很多的有害物质，是我们赖以生存的环境遭到了
7、很大程度的污染，对我们的健康造成了很大的威胁。由于上述两个原因使新能源汽车的研究得到了广泛重视。在最近的几十年里，由于内燃机汽车的大量使用导致了环境污染越来越严重，资源越来越枯竭，尤其是石油资源，所以说找到一个能代替内燃机汽车的新能源汽车是其现在汽车领域迫切需要解决的一个问题。怎样寻找内燃机的替代品，需要考虑的问题有两个方面，1：高效率地能耗。2低排放低污染。电动汽车满足了这两方面的要求，并且电动车最大的优点就是噪音小，低污染，振动小，并且能源利用率高。早在上个世纪五六十年代，在以石油为燃料的汽车出现之前，电动汽车就已经开始应用了，根据资料显示在十九世纪初，电动汽车在市场上占有很大的比例，后来
8、由于内燃机汽车的技术的革新和不断进步和电动汽车电池方面的技术不完善，电动汽车从而逐渐的退出了市场，直到了十九世纪九十年代的时候，美国又推出了电动汽车，虽然只是在美国内地出售，但是它无疑成为电动汽车发展的一个重要里程碑。而燃料电池电动汽车作为电动汽车的龙头技术，燃料电池是利用电化学作用进行发电的一种发电装置，在温度不变的情况下按照化学方式，不经过热机的情况下电能直接由化学能转化而成，不受卡诺循环限制所以能源利用率很高并且污染很小，这使之成为理想的能源，也会越来越被人们所接受，并且随着燃料电池技术的越来越成熟，燃料电池技术，燃料电池汽车肯定会大有发展，燃料电池汽车所占的市场份额会越来越大。现在，新
9、能源汽车的发展趋势是零排放的纯电动汽车和超低排放的混合动力电动汽车。近些年，我国虽然经济飞速地发展，但是与此同时环境却受到了严重的破坏，空气质量大大下降，而空气环境的破坏很大部分的原因是因为传统燃料汽车排放的尾气，汽车所排放的尾气中含有大量有害物质，这些物质大大危害了我们的健康。所以，新能源汽车受到了广泛的关注，目前，日产、丰田、比亚迪等众多知名品牌已经将旗下生产的电动汽车投放市场。1.2燃料电池车的历史追溯到十八世纪三十年代，威廉姆格洛夫在不断的实验中发现点的产生可以由水解而产生。后来到了一八八九年有两位科学家即即查尔斯朗阁和朱鑫华蒙德，这两位通过研究而创造了“燃料电池”一词，第一个燃料电池
10、的燃料是煤气和空气作为反应物质，当刚进入二十世纪的时候科学家需要进一步研究和制作燃料电池汽车时，内燃机技术的到来和成熟使正在发展的燃料电池汽车技术遭到了遏制。一九三二年弗朗西斯培根研发出了世界上第一台燃料电池设备，这就是现在被广泛使用的氢氧燃料电池由碱性物质电解液和所构成，后来蒙德和朗阁所采用的廉价的触媒作用的替代物，因为一些技术上的和经济上的共同因素，一九五九年培根以及他的团队才研制出了廉价的触媒作用的替代物就是5kw燃料电池系统。并在相同的年份中哈里也研制出了廉价的触媒作用的替代物。这样就是燃料电池技术得到了一个质的飞跃。在一九五零年左右，美国国家航天局（NASA）在科学家们之后也进行了对
11、燃料电池的研究，并且美国国家航天局（NASA）对成百上千个燃料电池技术课题给予提供资金上的支持。并且这些研发出来的燃料电池技术项目成功的参与了美国的几个太空任务，在美国航天计划中，燃料电池技术起到了无可替代的重要作用。在过去的十年里，全世界的绝大部分大型的汽车生厂厂家都参与了燃料电池新技术的研究和制造，从而使电动汽车有了新的动力源，但是就目前而言电动汽车的普及仍有一些困难，所以电动汽车燃料电池的研发还有很多的那你需要攻克，电动汽车的普及还有很长时间。2电动汽车的分类电动汽车可以分为蓄电池电动汽车（EV）、燃料电池电动汽车（FCEV）、混合电动汽车（HEV），下面简单的介绍一下这三类电动汽车：2
12、.1蓄电池电动汽车（EV）EV是一种最好的零污染或超低污染的车辆，它没有噪声和振动，操作性能好等，远远的优先于燃油汽车，是当前开发和研制取代燃油汽车的首选汽车车型，EV动力源采用蓄电池电动机系统。1.1蓄电池电动汽车的组成部分1车载电源部分2蓄电池的管理系统部分3驱动电动机和驱动系统部分4控制技术部分5车身及底盘部分6安全保护系统部分图2-1电动汽车工作原理2.2燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车就是以燃料电池作为动力源的电动汽车，他的英文翻译就是Fuel Cell Electric Vehicle 缩写就是（FCEV）。燃料电池电动汽车的心脏就是燃料电池驱动系统，它的燃料多种多样，可以是氢气，
13、也可以是甲醇等，由于燃料的不同所以相应的发电系统也不同。以氢气为燃料的发电系 图2-2氢气为燃料的发电系统以甲醇为燃料的发电系统图2-3甲醇为燃料的发电系统 2.3混合电动汽车（HEV） 混合电动汽车（HEV）是电动汽车最新成果车型，它最具市场潜力。混合电动汽车将现有的内燃机和储电设备相组合，这样的组合既发挥了内燃机和蓄电池汽车的优势又解决了两种汽车的劣势问题：混合电动汽车大大的减少了排放的污染，又减少了能源的消耗，所以说混合电动汽车有着很大的未来市场。 3燃料电池电动汽车技术3.1燃料电池的工作原理 燃料电池的工作原理用上述的方程式就可以解释：他的工作原理就是把水的点解过程给反过来了，氢和氧
14、进行失去电子或得到电子的化学反应最后得到水从而产生电。其工作原理如下图所示： 阳极：阳极附近的氢通过催化剂作用分解产生成一个质子和一个电子，氢原子失去电子以后就成了带了正电的质子穿过电解质膜到达阴极，失去电子的氢原子成为带负电的质子则经外部电路到达阴极，通过这个过程因为电子的移动产生电流，从而产生电能。阴极：阴极附近的氧通过催化剂作用与电子和质子通过反应生成水。3.2燃料电池分类燃料电池品种有很多种，分类方式也有很多，其中可以根据工作温度的不同，根据电介质的类型不同，也可以根据燃烧种类的不同进行分类。3.2.1工作温度不同由于工作温度的不同，燃料电池可以分为低温型燃料电池，中温型燃料电池和高温
15、型燃料电池三种类型。1、当燃料电池的工作温度在常温到100摄氏度之间，这种燃料电池称为低温型燃料电池，固体聚合物电解质燃料电池就是低温型燃料电池的一种。2、当燃料电池的工作温度大于100摄氏度小于300摄氏度，这种燃料电池称为中温型燃料电池，磷酸类型的燃料电池就是其中的一种。3.当燃料电池的工作温度大于500摄氏度，这种燃料电池称为高温型燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池就是所属于高温电池。3.2.2燃料的来源不同燃料电池由于燃料的来源不同可分为三类：1、直接式燃料电池：当燃料电池的燃料直接使用氢气时，而不是通过别的燃料转化而来的燃料电池叫做直接式燃料电池。2、间接式燃料电池：当燃料电池的燃料是通过一定的技术手段把其他的一些燃料如烷烃类（甲烷或者其他的烃类化合物）、醇类（甲醇）转化为氢或者富含氧的混合气提供给燃料电池，而不是像直接式燃料电池一样直接把氢供给燃料电池。3、再生
