1、學(xué) 號(hào) 2021035144 2021屆本科生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題目電動(dòng)汽車燃料電池技術(shù)的研究 作者姓名 指導(dǎo)教師 所在學(xué)院 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專業(yè)系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及為其自動(dòng)化 班級(jí)屆 2021 級(jí) 完成日期 2015 年 5 月 4 日電動(dòng)汽車燃料電池技術(shù)的研究摘 要隨著能源緊缺和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重,社會(huì)對(duì)汽車的高效、清潔、經(jīng)濟(jì)和平安性提出了更高要求。文章介紹了燃料電池車的歷史、電動(dòng)汽車的分類、燃料電池電動(dòng)汽車技術(shù)、燃料電池分類、燃料電池技術(shù)當(dāng)前存在并且急需要解決的問題、燃料電動(dòng)汽車的開展前景等方面,分析了燃料電池電動(dòng)汽車在開展與應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。指出燃料電池作為一種新能源,以其高效能和零

2、污染等優(yōu)點(diǎn)日益受到重視,燃料電池電動(dòng)汽車及其技術(shù)也得到了越來越廣泛地應(yīng)用和開展。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；燃料電池；經(jīng)濟(jì)性；效率The electric car fuel cell technology researchAbstractWith the increasingly serious problem of energy shortage and environmental pollution, social on the cars efficient, clean, economic and security of proposed higher requirements.The artic

3、le introduces the current and urgent need to address the problem, fuel electric vehicle development prospects of fuel 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

4、 the development and application of fuel cell electric vehicle.It is pointed out that the fuel cell as a kind of new 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 de

5、velopment.Keywords：Electric vehicle ;Fuel cell ;Economy ;Efficienc目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc418937758 1 緒 論( PAGEREF _Toc418937758 h 1) HYPERLINK l _Toc418937760 1.1 緒論綜述(1) HYPERLINK l _Toc418937761 1.2 燃料電池車的歷史(2) HYPERLINK l _Toc418937759 2電動(dòng)汽車的分類(3) HYPERLINK l _Toc418937760 蓄電池電動(dòng)汽車(3)

6、 HYPERLINK l _Toc418937761 燃料電池電動(dòng)汽車( PAGEREF _Toc418937761 h 3) HYPERLINK l _Toc418937762 2.3混合電動(dòng)汽車( PAGEREF _Toc418937762 h 3) HYPERLINK l _Toc418937778 3燃料電池電動(dòng)汽車技術(shù)(6) HYPERLINK l _Toc418937779 燃料電池的工作原理(6) HYPERLINK l _Toc418937780 燃料電池分類(6)3.2.1 HYPERLINK l _Toc418937781 根據(jù)工作溫度分類(7)3.2.2 HYPERLIN

7、K l _Toc418937781 根據(jù)燃料來源分類(7)3.2.3 HYPERLINK l _Toc418937781 根據(jù)電解質(zhì)類型分類(7) HYPERLINK l _Toc418937782 4燃料電池汽車的燃料(8) HYPERLINK l _Toc418937783 4.1以氫為燃料(8) HYPERLINK l _Toc418937784 4.1.1以氫為燃料電池燃料的優(yōu)點(diǎn)(8) HYPERLINK l _Toc418937785 4.1.2以氫為燃料電池燃料的缺點(diǎn)(9) HYPERLINK l _Toc418937783 4.2以甲醇為燃料(9) HYPERLINK l _To

8、c418937784 4.2.1以甲醇為燃料電池燃料的優(yōu)點(diǎn)(9) HYPERLINK l _Toc418937785 4.2.2以甲醇為燃料電池燃料的缺點(diǎn)(10) HYPERLINK l _Toc418937786 以汽油為燃料(10) HYPERLINK l _Toc418937786 .1汽油燃料內(nèi)部結(jié)構(gòu)反響之間的重整過程(11) HYPERLINK l _Toc418937786 4.( PAGEREF _Toc418937786 h 11) HYPERLINK l _Toc418937787 5燃料電池技術(shù)的問題和前景(13) HYPERLINK l _Toc418937787 5.1

9、燃料電池技術(shù)的問題(13) HYPERLINK l _Toc418937787 5.2燃料電池技術(shù)的前景(13) HYPERLINK l _Toc418937788 6 結(jié) 論( PAGEREF _Toc418937788 h 15) HYPERLINK l _Toc418937789 參考文獻(xiàn)(16) 致謝 (17)1 緒 論在最近的幾年里，由于世界經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們的生活水平也就越來越高，所以人們的購置力也大大的提升，汽車因此就走進(jìn)了千家萬戶。那么問題就來了。第一：目前世界上絕大局部汽車都是內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的，燃料都是汽油或者柴油，并且目前世界石油資源越來越少且越來越貴所以燃料汽車的本錢會(huì)

10、越來越高。第二,就是內(nèi)燃機(jī)汽車帶來的環(huán)境污染問題，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的燃料是汽油或者是柴油，所以排放的尾氣含有很多的有害物質(zhì)，是我們賴以生存的環(huán)境遭到了很大程度的污染，對(duì)我們的健康造成了很大的威脅。由于上述兩個(gè)原因使新能源汽車的研究得到了廣泛重視。在最近的幾十年里，由于內(nèi)燃機(jī)汽車的大量使用導(dǎo)致了環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，資源越來越枯竭，尤其是石油資源，所以說找到一個(gè)能代替內(nèi)燃機(jī)汽車的新能源汽車是其現(xiàn)在汽車領(lǐng)域迫切需要解決的一個(gè)問題。怎樣尋找內(nèi)燃機(jī)的替代品，需要考慮的問題有兩個(gè)方面，1：高效率地能耗。2低排放低污染。電動(dòng)汽車滿足了這兩方面的要求，并且電動(dòng)車最大的優(yōu)點(diǎn)就是噪音小，低污染，振動(dòng)小，并且能源利用率高

11、。早在上個(gè)世紀(jì)五六十年代，在以石油為燃料的汽車出現(xiàn)之前，電動(dòng)汽車就已經(jīng)開始應(yīng)用了，根據(jù)資料顯示在十九世紀(jì)初，電動(dòng)汽車在市場(chǎng)上占有很大的比例，后來由于內(nèi)燃機(jī)汽車的技術(shù)的革新和不斷進(jìn)步和電動(dòng)汽車電池方面的技術(shù)不完善，電動(dòng)汽車從而逐漸的退出了市場(chǎng)，直到了十九世紀(jì)九十年代的時(shí)候，美國又推出了電動(dòng)汽車，雖然只是在美國內(nèi)地出售，但是它無疑成為電動(dòng)汽車開展的一個(gè)重要里程碑。而燃料電池電動(dòng)汽車作為電動(dòng)汽車的龍頭技術(shù)，燃料電池是利用電化學(xué)作用進(jìn)行發(fā)電的一種發(fā)電裝置，在溫度不變的情況下按照化學(xué)方式，不經(jīng)過熱機(jī)的情況下電能直接由化學(xué)能轉(zhuǎn)化而成，不受卡諾循環(huán)限制所以能源利用率很高并且污染很小，這使之成為理想的能源，也

12、會(huì)越來越被人們所接受，并且隨著燃料電池技術(shù)的越來越成熟，燃料電池技術(shù)，燃料電池汽車肯定會(huì)大有開展，燃料電池汽車所占的市場(chǎng)份額會(huì)越來越大?，F(xiàn)在，新能源汽車的開展趨勢(shì)是零排放的純電動(dòng)汽車和超低排放的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。近些年，我國雖然經(jīng)濟(jì)飛速地開展，但是與此同時(shí)環(huán)境卻受到了嚴(yán)重的破壞，空氣質(zhì)量大大下降，而空氣環(huán)境的破壞很大局部的原因是因?yàn)閭鹘y(tǒng)燃料汽車排放的尾氣，汽車所排放的尾氣中含有大量有害物質(zhì)，這些物質(zhì)大大危害了我們的健康。所以，新能源汽車受到了廣泛的關(guān)注，目前，日產(chǎn)、豐田、比亞迪等眾多知名品牌已經(jīng)將旗下生產(chǎn)的電動(dòng)汽車投放市場(chǎng)。燃料電池車的歷史追溯到十八世紀(jì)三十年代，威廉姆格洛夫在不斷的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)

13、點(diǎn)的產(chǎn)生可以由水解而產(chǎn)生。后來到了一八八九年有兩位科學(xué)家即即查爾斯朗閣和朱鑫華蒙德，這兩位通過研究而創(chuàng)造了“燃料電池一詞，第一個(gè)燃料電池的燃料是煤氣和空氣作為反響物質(zhì)，當(dāng)剛進(jìn)入二十世紀(jì)的時(shí)候科學(xué)家需要進(jìn)一步研究和制作燃料電池汽車時(shí)，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的到來和成熟使正在開展的燃料電池汽車技術(shù)遭到了遏制。一九三二年弗朗西斯培根研發(fā)出了世界上第一臺(tái)燃料電池設(shè)備，這就是現(xiàn)在被廣泛使用的氫氧燃料電池由堿性物質(zhì)電解液和所構(gòu)成，后來蒙德和朗閣所采用的廉價(jià)的觸媒作用的替代物，因?yàn)橐恍┘夹g(shù)上的和經(jīng)濟(jì)上的共同因素，一九五九年培根以及他的團(tuán)隊(duì)才研制出了廉價(jià)的觸媒作用的替代物就是5kw燃料電池系統(tǒng)。并在相同的年份中哈里也研制

14、出了廉價(jià)的觸媒作用的替代物。這樣就是燃料電池技術(shù)得到了一個(gè)質(zhì)的飛躍。在一九五零年左右，美國國家航天局NASA在科學(xué)家們之后也進(jìn)行了對(duì)燃料電池的研究，并且美國國家航天局NASA對(duì)成百上千個(gè)燃料電池技術(shù)課題給予提供資金上的支持。并且這些研發(fā)出來的燃料電池技術(shù)工程成功的參與了美國的幾個(gè)太空任務(wù)，在美國航天方案中，燃料電池技術(shù)起到了無可替代的重要作用。在過去的十年里，全世界的絕大局部大型的汽車生廠廠家都參與了燃料電池新技術(shù)的研究和制造，從而使電動(dòng)汽車有了新的動(dòng)力源，但是就目前而言電動(dòng)汽車的普及仍有一些困難，所以電動(dòng)汽車燃料電池的研發(fā)還有很多的那你需要攻克，電動(dòng)汽車的普及還有很長(zhǎng)時(shí)間。2電動(dòng)汽車的分類電

15、動(dòng)汽車可以分為蓄電池電動(dòng)汽車EV、燃料電池電動(dòng)汽車FCEV、混合電動(dòng)汽車HEV，下面簡(jiǎn)單的介紹一下這三類電動(dòng)汽車：2.1蓄電池電動(dòng)汽車EVEV是一種最好的零污染或超低污染的車輛，它沒有噪聲和振動(dòng)，操作性能好等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)的優(yōu)先于燃油汽車，是當(dāng)前開發(fā)和研制取代燃油汽車的首選汽車車型，EV動(dòng)力源采用蓄電池電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。蓄電池電動(dòng)汽車的組成局部1車載電源局部2蓄電池的管理系統(tǒng)局部3驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)局部4控制技術(shù)局部5車身及底盤局部6平安保護(hù)系統(tǒng)局部圖2-1電動(dòng)汽車工作原理燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池電動(dòng)汽車就是以燃料電池作為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車，他的英文翻譯就是Fuel Cell Electric Vehicl

16、e 縮寫就是FCEV。燃料電池電動(dòng)汽車的心臟就是燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它的燃料多種多樣，可以是氫氣，也可以是甲醇等，由于燃料的不同所以相應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)也不同。以氫氣為燃料的發(fā)電系 圖2-2氫氣為燃料的發(fā)電系統(tǒng)以甲醇為燃料的發(fā)電系統(tǒng)圖2-3甲醇為燃料的發(fā)電系統(tǒng) 2.3混合電動(dòng)汽車HEV 混合電動(dòng)汽車HEV是電動(dòng)汽車最新成果車型，它最具市場(chǎng)潛力。混合電動(dòng)汽車將現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)和儲(chǔ)電設(shè)備相組合，這樣的組合既發(fā)揮了內(nèi)燃機(jī)和蓄電池汽車的優(yōu)勢(shì)又解決了兩種汽車的劣勢(shì)問題：混合電動(dòng)汽車大大的減少了排放的污染，又減少了能源的消耗，所以說混合電動(dòng)汽車有著很大的未來市場(chǎng)。 3燃料電池電動(dòng)汽車技術(shù)3.1燃料電池的工作原理 燃料

17、電池的工作原理用上述的方程式就可以解釋：他的工作原理就是把水的點(diǎn)解過程給反過來了，氫和氧進(jìn)行失去電子或得到電子的化學(xué)反響最后得到水從而產(chǎn)生電。其工作原理如下列圖所示： 陽極：陽極附近的氫通過催化劑作用分解產(chǎn)生成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，氫原子失去電子以后就成了帶了正電的質(zhì)子穿過電解質(zhì)膜到達(dá)陰極，失去電子的氫原子成為帶負(fù)電的質(zhì)子那么經(jīng)外部電路到達(dá)陰極，通過這個(gè)過程因?yàn)殡娮拥囊苿?dòng)產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生電能。陰極：陰極附近的氧通過催化劑作用與電子和質(zhì)子通過反響生成水。3.2燃料電池分類燃料電池品種有很多種，分類方式也有很多，其中可以根據(jù)工作溫度的不同，根據(jù)電介質(zhì)的類型不同，也可以根據(jù)燃燒種類的不同進(jìn)行分類。工

18、作溫度不同由于工作溫度的不同，燃料電池可以分為低溫型燃料電池，中溫型燃料電池和高溫型燃料電池三種類型。1、當(dāng)燃料電池的工作溫度在常溫到100攝氏度之間，這種燃料電池稱為低溫型燃料電池，固體聚合物電解質(zhì)燃料電池就是低溫型燃料電池的一種。2、當(dāng)燃料電池的工作溫度大于100攝氏度小于300攝氏度，這種燃料電池稱為中溫型燃料電池，磷酸類型的燃料電池就是其中的一種。攝氏度，這種燃料電池稱為高溫型燃料電池，熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池就是所屬于高溫電池。燃料的來源不同燃料電池由于燃料的來源不同可分為三類：1、直接式燃料電池：當(dāng)燃料電池的燃料直接使用氫氣時(shí)，而不是通過別的燃料轉(zhuǎn)化而來的燃料電池叫做

19、直接式燃料電池。2、間接式燃料電池：當(dāng)燃料電池的燃料是通過一定的技術(shù)手段把其他的一些燃料如烷烴類甲烷或者其他的烴類化合物、醇類甲醇轉(zhuǎn)化為氫或者富含氧的混合氣提供給燃料電池，而不是像直接式燃料電池一樣直接把氫供給燃料電池。3、再生燃料電池：這類燃料電池是把之前燃料電池反響生成的水，通過一定的技術(shù)手段分解成氫和氧，水分解成氫和氧以后這些氫和氧再次輸送給燃料電池進(jìn)行再次發(fā)電。電解質(zhì)類型不同按照燃料電池的電解質(zhì)類型進(jìn)行分類已逐漸被國內(nèi)外燃料電池研究者所采納。目前正在開發(fā)的商用燃料電池，依據(jù)電解質(zhì)類型可以分為5大類： 1.堿性燃料電池AFC；2.磷酸燃料電池PAFC；3.質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC；4

20、.熔融碳酸鹽燃料電池CFC； 5.固體氧化物燃料電池SOFC。4燃料電池汽車的燃料根據(jù)全世界現(xiàn)有石油量和目前世界工業(yè)開展的狀況：目前全世界的對(duì)石油的需求量越來越高，并以每年百分之三十的增長(zhǎng)速度遞增，要按照這樣的規(guī)律，按照目前的全世界的石油量再過三十年左右石油資源就會(huì)被我們用完。并且我們?cè)谑褂檬偷耐瑫r(shí)，環(huán)境的惡化，大氣的污染，是我們的生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致這些的罪魁禍?zhǔn)拙褪乾F(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)汽車尾氣的排放。根據(jù)世界環(huán)境組織的一項(xiàng)數(shù)據(jù)說明，全世界污染最嚴(yán)重的城市，其中大局部來自中國。并且這項(xiàng)數(shù)據(jù)還說明尾氣的排放占據(jù)了所有大氣污染的百分之七十。所以說研發(fā)可以替代內(nèi)燃機(jī)的新型燃料汽車刻不容緩，這樣就會(huì)使環(huán)

21、境污染、大氣污染和溫室效應(yīng)得到有效的緩解。并且研發(fā)出跟多的新型燃料，可以使石油資源的匱乏得到有效地緩解。4.1以氫為燃料的燃料電池電動(dòng)汽車以氫為燃料電池燃料的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)燃料電池的燃料為氫時(shí)，根據(jù)氫和氧的化學(xué)方程式以及反響機(jī)理，氫和氧反響以后只會(huì)生成水，并沒有談氧化合物，所以說使用以氫為燃料的燃料電池的電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)了污染零排放。因?yàn)橐詺錇槿剂系牡娜剂想姵夭挥弥卣O(shè)備，所以說氫燃料電池就是燃料電池的系統(tǒng)重量降低、體積減小、制造的本錢降低，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看來，以氫為燃料的燃料電池時(shí)未來燃料電池最正確燃料的選擇，但是在現(xiàn)階段看來氫普遍作為燃料電池的燃料來說，還是有一定的困難，因?yàn)闅涞牟环€(wěn)定性和

22、易爆性使這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)階段難以推廣。氫氣具有比任何燃料都高的比能量,如下表所示：表4-1各種燃料的比能量燃料比能量(Wh/kg)能量密度(Wh/L)壓縮氫氣a33600600液態(tài)氫氣b336002400儲(chǔ)氫鎂24002100儲(chǔ)氫釩7004500甲醇57004500汽油124009100以氫為燃料電池燃料的缺點(diǎn)1、氫氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸問題：通常在常溫、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下由于密度的不同，在相同的質(zhì)量下汽油所占的空間僅僅為氫氣空間的幾千分之一，所以說在相同的質(zhì)量下氫氣所占的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽油，所以說氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸就會(huì)有很大的困難。所以儲(chǔ)存氫氣時(shí)必須給氫氣加壓使其體積減小，當(dāng)儲(chǔ)存壓力為二百個(gè)大氣壓時(shí)，這樣存儲(chǔ)

23、體積就大大減小，但是體積認(rèn)為形同質(zhì)量汽油的三四十倍。所以必須在給氫氣加壓，把氣體的氫加壓使其變?yōu)橐后w，這樣就會(huì)使氫的運(yùn)輸變?yōu)榭赡?，但是這樣壓力巨大，對(duì)液氫的運(yùn)輸也提出了很大的要求，而在現(xiàn)有的技術(shù)下，液氫運(yùn)輸車的容器已能承受三百四十五個(gè)大氣壓。2、液氫的存儲(chǔ)、消耗和蒸發(fā)問題：液氫的儲(chǔ)存有很大的難題,第一技術(shù)難題就是氫氣向液氫的轉(zhuǎn)化過程中要消耗很大的能量，在這一個(gè)過程中，氫氣液化為液氫所消耗的能量占總氫能的百分之三十。第二個(gè)技術(shù)難題是：液化氫儲(chǔ)存時(shí)會(huì)散熱，因?yàn)橐簹鋬?chǔ)存罐內(nèi)和外界的溫差巨大，所以液氫會(huì)有很嚴(yán)重的蒸發(fā)狀態(tài)，如果液氫長(zhǎng)期保存而不使用，那么液氫就會(huì)有一大局部因?yàn)檎舭l(fā)而損耗。3、存儲(chǔ)的平安性

24、及效率：因?yàn)橐簹鋬?chǔ)存時(shí)壓力巨大，所以會(huì)帶來很大的平安問題，并且在氫氣向液氫的液化這一過程會(huì)消耗一些能量，這樣就降低了系統(tǒng)的效率。并且液化氫在儲(chǔ)存罐中，由于罐內(nèi)和罐外的溫差很大，罐內(nèi)的液氫吸熱蒸發(fā)，會(huì)損失一局部能量，蒸發(fā)后液氫變?yōu)闅錃夂?，這樣就使液氫儲(chǔ)蓄罐的壓力升高，造成危險(xiǎn)。為了防止壓力過高而造成危險(xiǎn)，所以必須在一定的時(shí)間要把液氫儲(chǔ)存罐的氣體排出，在此同時(shí)，由于氫氣的排出有見地了系統(tǒng)的效率。4.供給氫燃料的設(shè)備：就現(xiàn)有的技術(shù)狀況來講，氫燃料電池電動(dòng)汽車所需要的氫燃料的量很大，可是就目前而言供給氫燃料的設(shè)備還是很緊缺的，不能滿足現(xiàn)有汽車對(duì)氫燃料的需求。 以甲醇為燃料的燃料電池電動(dòng)汽車甲醇重整燃料

25、電池反響機(jī)理以甲醇為燃料電池燃料的優(yōu)點(diǎn)甲醇資源非常豐富，制造甲醇的方法很多可以從天然氣、沼氣等含碳物質(zhì)中制取出。在現(xiàn)有的燃料電池電動(dòng)汽車的燃料中，甲醇的重整溫度較低，在280攝氏度左右。以甲醇為燃料的燃料電池電動(dòng)汽車比擬容易推廣，因?yàn)榧状脊┙o站的建造比擬容易，對(duì)平安性能的要求比氫燃料的供給站要低的多。甲醇的能量密度高。在加滿一箱甲醇以后，以甲醇為燃料的燃料電池電動(dòng)汽車可以跑很長(zhǎng)的里程。4.2 .2以甲醇為燃料電池燃料的缺點(diǎn)雖然采用甲醇作燃料有諸多的優(yōu)點(diǎn),除了毒性、腐蝕性等本身的物理特性外,由于重整過程的存在,帶來了以下負(fù)面影響:1.增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及系統(tǒng)的重量、本錢甲醇重整燃料電池與氫燃料電池

26、相比,附加了重整器,增加了系統(tǒng)的重量、本錢及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,同時(shí)與傳統(tǒng)的車型相比降低了整車的可用空間。2.能量損失根據(jù)甲醇重整機(jī)理,在重整過程中,首先將甲醇汽化,甲醇汽化消耗了系統(tǒng)的能量。3.環(huán)境污染根據(jù)甲醇重整機(jī)理,甲醇的重整過程產(chǎn)生了CO、CO2等碳氧化物及氮氧化物,造成了環(huán)境污染。除甲醇重整燃料電池外,各國也在研發(fā)直接甲醇燃料電池。直接甲醇燃料電池與甲醇重整燃料電池的反響機(jī)理迥然不同,甲醇不需重整,可以直接在燃料電池堆內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)反響。由于不需要進(jìn)行甲醇重整和去除CO,可以降低甲醇燃料電池系統(tǒng)的本錢、重量,而且簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。直接甲醇燃料電池與甲醇重整燃料電池相比,在技術(shù)上尚未成熟。4.3 以

27、汽油為燃料的燃料電池電動(dòng)汽車4.3 .1汽油燃料內(nèi)部結(jié)構(gòu)反響之間的重整過程 氫是汽油成分的主要組成局部,以C6H14為例來分析汽油的組成成分,他的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的就是由12個(gè)氧原子與6個(gè)碳原子重整組合而成,燃料電池產(chǎn)生反響所需的氫氣就是汽油分子中大量的氫原子通過重整轉(zhuǎn)化而成。重整過程如下:1.汽油汽化。2.通過除硫清潔后的汽油蒸汽,在催化劑作用下使其與空氣的混合產(chǎn)生劇烈反響，從而使混合氣生成所需的燃料成分CO和氫氣。3.通入生成的水蒸氣并讓其與,CO發(fā)生反響,生成廢氣CO2和燃料氫氣。4.點(diǎn)燃剩余沒有反響的CO,使其充分燃燒將生成為CO2。5.將氫氣通過燃燒進(jìn)行電化學(xué)反響,生成清潔的水和少量的低污染

28、排放物,與此同時(shí)輸出所需要的電能。4.3.2汽油燃料電池的優(yōu)勢(shì)在汽油重整燃燒范穎過程中將產(chǎn)生CO2。通過一系列的反響燃燒相同體積的汽油的情況下,使得汽油重整過程中將產(chǎn)生更多的CO2相比擬汽油直接燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳的排放量升高,但是所產(chǎn)生的氫氣經(jīng)過電化學(xué)反響所創(chuàng)造的能量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽油直接燃燒所產(chǎn)生能量的2倍,在兩者比擬的情況下,在提供相同動(dòng)力的時(shí)候汽油重整燃料電池經(jīng)濟(jì)性，排放性更佳。根據(jù)觀察甲醇重整燃料電池是我效率高于汽油重整燃料電池電動(dòng)汽車的效率但是其又高于電動(dòng)汽車與內(nèi)燃機(jī)汽車的效率,這說明原油 、汽油、甲醇的能量相互轉(zhuǎn)化過程中,汽油通過重整轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較高。雖然其不如甲醛的轉(zhuǎn)化能量高但是觀

29、察表3可得出,甲醇的熱值竟然低于汽油的熱值,體積能量密度也低于汽油重整的體積能量密度。燃料密度(kg/L)高熱值(MJ/kg)體積能量密度(MJ/L)氫氣140甲醇汽油具有相當(dāng)多的優(yōu)勢(shì)也使得目前很大程度的要以汽油為燃料電池電動(dòng)汽車的燃料,這樣可以利用目前完善的配套條件還可以充分利用現(xiàn)有的燃料供給設(shè)施。但是目前仍然處于初級(jí)階段的汽油重整技術(shù)帶給我們相當(dāng)復(fù)雜的技術(shù)問題,開展還尚未成熟,并且汽油的分子的反響所需要的溫度還有內(nèi)部的結(jié)構(gòu)難以把握，最主要的就是在汽油重整過程中涉及到的轉(zhuǎn)化問題是相當(dāng)關(guān)鍵的問題。5燃料電池技術(shù)的問題和前景目前大力開展燃料電池汽車是因?yàn)槠湓诶碚撋暇哂械膬?yōu)越經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性

30、，也正是因?yàn)檫@些相比擬傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛的優(yōu)勢(shì)，所以我們才大力開展新能源汽車，然而在這條新型道路上不免存在著我們需要摸索創(chuàng)新的技術(shù)問題。1.降低生產(chǎn)本錢:在初期創(chuàng)新生產(chǎn)階段我們投入大的科研以及運(yùn)營(yíng)資金，這對(duì)于初期摸索一條新道路的企業(yè)來說是正當(dāng)?shù)囊彩潜仨氁鎸?duì)的困難期，但是當(dāng)我們真正到達(dá)技術(shù)上的批量生產(chǎn)時(shí)期，我們就需要不斷地降低本錢以滿足廣闊人們的經(jīng)濟(jì)需求。其中最難解決的也是目前推廣遇到最難阻隔的就是燃料電池的使用能力。在滿足車的結(jié)構(gòu)方面以及人們的方便性我們就需要提高燃料電池的蓄電量，但是大的容量不但本錢升高而且不能滿足車身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。但是小的結(jié)構(gòu)又不能很好地利用燃料電池的優(yōu)越性。綜合以上矛盾，我們最

31、主要的就是保持經(jīng)濟(jì)型的同時(shí)最大限度的提高燃料電池的續(xù)航能力。2.氫氣能源的特性使得其儲(chǔ)存和使用本錢方面需要控制:燃料電池當(dāng)前有可能使用的三種燃料主要是氫、甲醇和汽油，在這其中氫氣儲(chǔ)存困難問題是一個(gè)大的本錢。我們從氫氣的狀態(tài)可以將氫氣的儲(chǔ)存分為三種形態(tài)，第一種就是直接利用氣體的氫氣，為了能夠長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)力性和續(xù)航能力就需要一個(gè)大的可燃性氣體高壓容器以及需要將其壓縮以減小占車身面積。第二種是通過液化加壓作用使其液態(tài)形式儲(chǔ)存，這樣在容器前部或者內(nèi)部就要安裝一系列復(fù)雜的制冷設(shè)備以及性能更優(yōu)的更平安壓縮技術(shù)。第三種就是利用氫與其他化學(xué)物質(zhì)的反響結(jié)合作用，通常是將金屆鎂和釩與氫作用形成儲(chǔ)氫金屆，但是存在著不

32、能防止的氫氣別離溫度高(，還伴隨著比能量較低的不可防止的缺點(diǎn)。目前也有極少數(shù)的嘗試使用甲醇作為燃料提供能量的，其工作原理也是通過與水混合、蒸發(fā)一系列的反響，并且通過車載重整器變化最后形成氫氣和二氫化碳?xì)怏w。甲醇性比擬氫氣雖然儲(chǔ)存平安，但時(shí)要求其轉(zhuǎn)化部件扥技術(shù)性極高還有一些外部條件的限制，最主要的就是其自身有一定的毒性，轉(zhuǎn)化或者存儲(chǔ)不當(dāng)會(huì)對(duì)人體造成極大的危害。 3.汽油裂化困難:通過汽油裂化反響我們可以提取燃料電池所需要的氫燃料，但是這是極其困難的一件事情，他的困難程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過裂化甲醇的困難程度。只有滿足8501000的高溫度下汽油裂化反響才能順利進(jìn)行，這么高的溫度下即使燃油裂化結(jié)束時(shí)，但是高溫

33、冷卻也是非常的困難。在與外界接觸的同時(shí)其反響結(jié)果會(huì)產(chǎn)生有利于形成溫室效應(yīng)的氣體。有時(shí)由于一些條件的改變其反響還會(huì)有可能發(fā)生意外的疏化作用。4.設(shè)備開支問題:現(xiàn)在不僅燃料電池本身的本錢很高而且需要技術(shù)性極高的生產(chǎn)設(shè)備工藝，所以在嚴(yán)格保證燃料電池質(zhì)量的情況下設(shè)備開支問題就是首先需要面對(duì)的十分重要的設(shè)備技術(shù)資金問題。燃料電池汽車的生產(chǎn)設(shè)備以及一些列的相關(guān)環(huán)節(jié)的資金支出都有待進(jìn)一步降低。 5.、結(jié)冰性是關(guān)系到燃料電池正常運(yùn)行的致命弱點(diǎn)。通過一系列與燃料電池的反響，其在工作過程中就不可防止的產(chǎn)生一些反響殘質(zhì)。其中的主要?dú)堎|(zhì)就是產(chǎn)生的大局部水，如何在低溫狀態(tài)保證水能夠很好地利用而防止結(jié)冰的產(chǎn)生，因?yàn)樗Y(jié)成

34、冰會(huì)破壞內(nèi)部一些易損的聚合隔膜。最主要的時(shí)低溫狀態(tài)下燃料電池內(nèi)部不反響以至于停止轉(zhuǎn)化能量反響，所以我們必須滿足在低溫狀態(tài)下反響堆也能很好很快的正常工作。近些年來因?yàn)橘Y源的嚴(yán)重緊缺，使石油等資源的價(jià)格越來越高，世界上大局部的汽車生產(chǎn)與制造商對(duì)新能源汽車市場(chǎng)都產(chǎn)生了很濃厚的興趣，這些生產(chǎn)制造商的新的目標(biāo)就是進(jìn)軍新能源或節(jié)能汽車市場(chǎng)，并且它們都在研發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車的新技術(shù)來稱霸未來的新能源汽車市場(chǎng)。電動(dòng)汽車有很多種，而燃料電池電動(dòng)汽車是電動(dòng)汽車的最具有前景的類型，它是未來幾十年內(nèi)最具有競(jìng)爭(zhēng)力的一種汽車技術(shù)，這種新的技術(shù)就是燃料電池電動(dòng)汽車的燃料氫和氧進(jìn)行反響從而產(chǎn)生電能的一種反響裝置，而且反響生成

35、物是水，這項(xiàng)技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了零污染，并節(jié)約了現(xiàn)在越來越少的石油資源。在現(xiàn)有階段下，燃料電池在世界各國的汽車研究者的努力下，燃料電池電動(dòng)汽車的燃料電池技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，現(xiàn)在燃料電池電動(dòng)汽車難以推廣的原因就是難以大批量生產(chǎn)并不是燃料電池電動(dòng)汽車本身技術(shù)上的問題。所以世界上各大汽車生產(chǎn)制造商都在加大力度對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車的推廣盡了自己最大的努力。各個(gè)國家都公布了相關(guān)的的政策與對(duì)汽車生產(chǎn)制造商給與了資金上的大力支持。從而給燃料電池電動(dòng)汽車的推廣起到了巨大的推動(dòng)作用。6總結(jié)由于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車給現(xiàn)在的資源和我們現(xiàn)有的環(huán)境帶來了一系列的問題，所以新能源汽車越來越被人們所接受，并且我國乃至全世界都在大力研發(fā)新能源汽車，并且燃料電池電動(dòng)汽車技術(shù)是新能源汽車中最具潛力和開展前景的汽車技術(shù)。本文對(duì)電動(dòng)汽車燃料電池車的歷史、電動(dòng)汽車的分類、燃料電池分類，特點(diǎn)都做了全面的介紹，并且也詳細(xì)的分析了燃料電池電動(dòng)汽車在現(xiàn)階段所存在的問題，以及燃料電池電動(dòng)汽車的前景。 雖然燃料電池電動(dòng)汽車具有非常好的前景，但是由于很多的技術(shù)原因是燃料電池電動(dòng)汽車不能廣