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1、燃料电池汽车,120180117120180122,参考文献,1 桂长清，等动力电池机械工业出版社2009 2吴宇平，张汉平，吴峰，等绿色电源材料化学工业出版 社. 2008.5 3 胡信国，等动力电池技术与运用北京：化学工业出版社2009.5 4 部分数据摘自中国储能网. 5 和讯汽车网. 6 上海神力科技官网.,1.发展燃料电池汽车的必要性2.燃料汽车工作原理与优点3.燃料电池汽车在国内外的发展4.简介车用燃料电池简介.,我国未来汽车保有量预测（单位：万辆）,我国汽车保有量将快速增长,车用汽柴油需求不断增大,石油供应安全面临严峻挑战,我国未来车用燃油消耗量预测（单位：万吨）,我国未来石油进
2、口依存度预测（单位：亿吨）,（1）能源问题,十几二十年之后，我国汽车的普及率完全可能接近发达国家的水平。如果按欧洲的一半，即每千人300辆计算，总保有量就是4.5亿辆。按每辆汽车年消耗燃油1吨计（目前欧洲的水平1.5吨，日本1吨，中国2.2吨），4.5亿辆车需要4.5吨燃油。有关专家预测，2020年国内的石油年产量可达到1.8亿吨，如进口 2.7亿吨，共计4.5亿吨。如其中2/3给汽车用，炼成燃油约2亿吨。汽车燃油存在2亿吨以上巨大缺口。,世界石油平均价格（FOB）,欧美日汽车二氧化碳排放限值,2009年9月胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上承诺，中国5年减排15亿吨CO2。发达国家汽车行业CO
3、2排放量约占总排放量25%左右。我国在售轿车百公里油耗平均8.06升，相当汽车每公里二氧化碳排放量为161.2g。,汽车工业发展也面临二氧化碳排放的巨大压力,（2）大气污染问题,我国城市环境污染治理仍然严峻。年全国监测的个城市中，空气质量达到三级标准的城市占、劣于三级标准的城市占。全国共有39个城市的空气质量低于三级。有数据表明，机动车排放越来越成为城市的主要大气污染源。,燃料电池电动汽车历史,利用氢和氧在燃料电池中的反应发电的想法在160多年前就有了，直到现在人们还在千方百计实现它。1839年英国人威廉，罗伯特，格鲁夫爵士就已发现氢和氧的逆电解反应，这就是燃料电池的基本原理。物理学家认为燃料
4、电池的发明可与德国人尼古拉斯.奥古斯特.奥托发明的四冲程发动机相媲美。燃料电池拥有其他动力系统没有的独特优点：产生电能的过程不生产任何污染物，而且氢作为一种能源，尽管是以水这样的化合物存在，但是取之不尽。这对于节约矿物资源并减少二氧化碳排放十分重要。 将燃料电池作为辅助动力系统用于电动汽车，这就是燃料电池电动汽车。,通用Sequel燃料电池车,本田燃料电池车FCX,三菱燃料电池车“MITSUBISHI FCV”,日产奇骏燃料电池车,燃料电池车工作原理,燃料电池车的动力系统与混和动力车大体相似，主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成，其中辅助动力为燃料电池。 在车辆行驶之初，蓄
5、电池处于电量饱满状态，其能量输出可以满足车辆要求，燃料电池动力系统不需要工作； 电池电量低于60时，燃料电池动力系统起动： 当车辆能量需求较大时，燃料电池动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量； 当车辆能量需求较小时，燃料电池动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。,燃料电池汽车优点,1.零排放或近似零排放2.减少了机油泄露带来的水污染3.降低了温室气体的排放4.提高了燃油经济性5.提高了发动机燃烧效率6.运行平稳、无噪声,燃料电池汽车在国外的发展,长期以来，世界各国政府和主要汽车集团都高度重视燃料电池汽车研发，投入大量资金用于燃料电池汽车及氢能研发、试验考核和市场培育。 最
6、新的例子是，今年5月13日，丰田汽车发布声明称与马自达签署合作备忘录，实现双方商品、技术的互补。消息人士透露，双方在技术领域的合作将主要涉及加速燃料电池研发。,燃料电池汽车在国外的发展,日本政府高度重视并持续开展燃料电池汽车和氢能开发，在过去30年时间内，已先后投入上千亿日元用于燃料电池汽车和氢能的基础科学研究、技术攻关和示范推广。隶属于日本经济产业省的燃料电池商业化组织（FCCJ）先后于2009年7月和2010年7月发布了燃料电池汽车和加氢站2015年商业化路线图，明确指出20112015年开展燃料电池汽车技术验证和市场示范，随后进入商业化示范推广前期。,日本,燃料电池汽车在国外的发展,去年
7、5月30日，日本经济产业省发布氢燃料电池车普及促进策略，将氢燃料、氢燃料电池车相关的国际技术标准引入日本国内，并将其作为国内行业标准，从而使日本制造的氢燃料电池车更易于出口海外。为此，日本经济产业省放松管制，修改高压气体保安法，将每次补给的氢燃料压力上限由大约700个大气压提升至875个大气压，从而扩大氢气罐容量，将续驶里程提升20%。,日本,燃料电池汽车在国外的发展,去年6月12日，日本自民党“资源能源战略调查会”提交议案实现氢社会政策建言，提出了具体的氢燃料电池车普及目标和政策支持措施。同年6月19日，以上述提案为基础，日本经济产业省制定了从目前到2040年的氢能源普及路线图,日本,燃料电
8、池汽车在国外的发展,继在第六框架计划中拿出大量资金用于燃料电池汽车和氢能的研究之后，2009年，欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划，计划从欧盟第七框架计划中拿出4.7亿欧元，持续资助燃料电池汽车及基础设施技术研发。,欧盟,燃料电池汽车在国外的发展,德国政府也高度重视燃料电池汽车及氢能研发，该国交通部、环境署、经济部等部门联合启动燃料电池及氢能国家创新计划，拟与企业联合出资14亿欧元，用于燃料电池汽车、氢能等关键技术研发，以确定德国在燃料电池汽车领域的国际领先地位和竞争力。,德国,燃料电池汽车在国外的发展,美国政府对燃料电池汽车支持在布什任职期间达到顶峰；在奥巴马政府期间，美国能源部宣布从美
9、国振兴计划（American Recovery and Reinvestment Act Funding）中拨款4190万美元支持燃料电池特种车的研发和示范，另在2011年美国财政预算中安排5000万美元用于燃料电池和氢能技术研发。,美国,燃料电池汽车在国外的发展,此外，加拿大、韩国、澳大利亚、巴西、法国和英国等国家政府均积极支持燃料电池汽车和氢能研发。,燃料电池汽车在国内的发展,在国家“十五”“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下，我国燃料电池汽车技术研发取得重要进展，基本掌握了整车、动力系统与关键零部件的核心技术;建立了具有自主知识产权的燃料电
10、池汽车动力系统技术平台;形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、储氢与供氢系统等关键零部件配套研发体系，具有百量级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力。,燃料电池汽车在国内的发展,研制的“超越”系列、“上海牌”、“帕萨特”、“奔腾”、“志翔”等燃料电池汽车经受住了大规模、高温、大强度示范考核，成功服务于2008北京奥运会和2010年上海世博会。在燃料电池关键基础技术研究方面，开发出高活性、抗聚集的电催化剂，以及高比表面积、抗氧化的担体，开发出了与国际商品化水平相当的增强型符合自增湿质子交换膜，研制出高导电性/高稳定性碳纸，初步解决了双极板的抗腐蚀和导电性问题，掌握了丝网印
11、刷膜电极技术。,燃料电池汽车在国内的发展,上海神力科技有限公司成立于1998年6月，是国家科技部重点培育、 上海市各级政府重点支持的民营新能 源高科技企业。 神力科技是以氢质子交换膜燃料电池技术、全钒液流储能电 池技术研发和产业化为发展目标，是目前中国燃料电池技术研发 和产业化的领先者。,上海神力科技,燃料电池汽车在国内的发展,截至2010年12月31日，上海神力科技有限公司已申请国内外燃料电池技术相关专利347项，其中发明专利 176项；累计获得专利授权304项，其中发明专利126项，包括美国专利4项。,上海神力科技,燃料电池汽车在国内的发展,产品名称：【轿车用燃料电池动力系统】 产品介绍：
12、装载神力科技燃料电池动力系统的燃料电池轿车在2008北京奥运会期间作为VIP接送车提供服务。2009年1月到6月，结束奥运会示范运行的16辆燃料电池帕萨特领驭轿车(其中14辆装载神力科技的燃料电池动力系统) 在美国加州进行为期6个月的示范运行，累计行驶里程37008km。 2010上海世博会6个月运行期间，装载神力科技燃料电池动力系统的30辆轿车作为VIP接送车提供全程服务。,上海神力科技,燃料电池汽车在国内的发展,上海神力科技,【轿车用燃料电池动力系统】,燃料电池汽车在国内的发展,产品名称：【客车用燃料电池动力系统】 产品介绍：燃料电池城市客车为零排放、低噪音的新一代城市公交最理想的交通工具
13、，代表城市公交的发展方向。燃料电池城市客车发动机构造和工作原理与传统内燃发动机相比发生了革命性的变化，采用燃料电池加氢瓶 的结构完全替换传统汽车中内燃机加油箱的动力系统；发动机的能量转换效率高，汽油车效率从油箱到车轮为 16%，而氢燃料电池车为50%以上，效率提高近四倍。,上海神力科技,燃料电池汽车在国内的发展,客车用燃料电池动力系统,电动汽车关键零部件之一 燃料电池,燃料电池可靠性、寿命等方面取得较大进展，经受住奥运示范等一系列国际示范应用活动的考验 低压燃料电池电堆动态寿命提升燃料电池发动机输出功率大幅提升 整机运行的可靠性、耐久性和低温启动性能，以及环境适应性有较大提高 我国已成为世界上
14、少数几个掌握车用百千瓦级燃料电池发动机研发、制造以及测试技术的国家之一,燃料电池,燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它平时将燃料（如氢气、甲醇等）和氧化剂（如氧气）分别作为电池两极的活性物质保存在电池的本体之外，当使用时连续通入电池体内，使电池发电。燃料电池本体由质子交换膜，膜电极，集流板三部分组成。,氢气燃料电池示意图,阳极的催化剂将氢分子电离，生成氢离子( )，氢离子透过质子交换膜到达阴极，与氧分子结合，生成水；同时，阳极反应生成的电子，通过外部负载形成电流，到达阴极。 其反应机理可以用方程式来表示： 阳极： 阴极： 电池总反应：,燃料电池特
15、点,燃料电池是一种能量转化装置，与车用内燃机相比较,主要具有以下优点:效率高燃料电池的化学反应将化学能直接转化为电能，燃料电池不是热机，因此不受卡诺循环的限制，效率很高。理论上能量效率可接近100，目前热、电总效率已达80%。排气清洁，对环境污染少燃料电池没有燃烧过程，用化学方式直接转换化学能，称为“冷燃烧”，所以氢/氧燃料电池的产物只有水，没有其他废气排出，属于零排放或接近零排放。,过载能力强燃料电池的短时过载能力可达200的额定功率或更大，而内燃机没有这样强的过载能力，燃料电池的这个特点特别适合汽车的短时加速的特性。 构造简单，维护保养方便，容易实现模块化燃料电池容易通过模块化组合，串联、
16、并联，提高输出功率。噪声小、振动少，对机械加工要求不高燃料电池属于静态能量转换装置，无运动部件，因此在运行过程中没有噪音，振动很小。,燃料电池分类,目前有上车历史的燃料电池主要为以下三种：碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）磷酸型燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC） 质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC),AFC，PAFC，PEMFC三种 燃料电池的发展概况,PEMFC,PEMFC技术是目前世界上最成熟的一种能将氢气与空气中的氧气化合成洁净水并释放出电能的技术.,（1）
17、能量转化效率高。通过氢氧化合作用，直接将化学能转化为电能，不通过热机过程，不受卡诺循环的限制。 （2）可实现零排放。其唯一的排放物是纯净水（及水蒸气），没有污染物排放，是环保型能源。 （3）运行噪声低，可靠性高。PEMFC电池组无机械运动部件，工作时仅有气体和水的流动。,质子交换膜燃料电池优点,（4）维护方便。PEMFC内部构造简单，电池模块呈现自然的“积木化”结构，使得电池组的组装和维护都非常方便；也很容易实现“免维护”设计。 （5）发电效率受负荷变化影响很小，非常适合于用作分散型发电装置（作为主机组），也适于用作电网的“调峰”发电机组（作为辅机组）。 （6）氢是世界上最多的元素，氢气来源极
18、其广泛，是一种可再生的能源资源，取之不尽，用之不绝。可通过石油、天然气、甲醇、甲烷等进行重整制氢；也可通过电解水制氢、光解水制氢、生物制氢等方法获取氢气。 （7）氢气的生产、储存、运输和使用等技术目前均已非常成熟、安全、可靠。,欧宝“氢动三号”（Hydrogen3）燃料电池车,起亚汽车公司在燃料电池电动车,30千瓦质子交换膜燃料电池电动汽车（湖北）,燃料电池车发展难题：,价格高目前质子交换膜燃料电池的价格虽然已有所降低，但是要达到3050美元/kW的目标还需要一段时间的努力。贵金属催化剂 催化剂铂的价格高，产量小燃料的限制目前车用的燃料电池主要是质子交换膜燃料电池，它们只能用纯氢作燃料。 加氢站网络问题 若用纯氢，需要投巨资建立加氢站网络。若采用其他燃料同样需要建立相应的加注网络。,面对能源与环境的压力，开发和使用燃料电池汽车势在必行。而技术的进步又为解决这个问题现实的可能性，我们完全可以大胆的设想，未来日常生活中的汽车必定是完全意义上电车。,Thanks,
