北京燃料电池整车动力系统咨询

氢燃料在车辆驱动能源方面的应用，起始于把氢燃料电池用作电动车电源。近代的氢燃料电动车的某些性能可满足使用要求，如戴克公司的使用 Mark 900 氢燃料电池的NECAR5 电动车，其电动机输出功率可达 75 k W，较高时速可达 150 km⋅h。但电动车不可能完全取代汽车，主要是因为电池的寿命远短于发动机寿命，而且电动车的较大连续行驶里程受到配备电池数量的限制，一般，电动车装用近百公斤的电池，较大续行驶里程也只 200 km 左右。尤其是对于数量巨大的在用汽车，不可能将其发动机全报废而改用电动机驱动。因此近代专业人员一直致力于将氢气直接作为发动机燃料的研究，一方面适合发动机能源、排放等方面的要求，另一方面又满足汽车连续行驶里程及能利用在用的发动机。氢气可以在遥远的未来成为全球能源的主要组成部分。北京燃料电池整车动力系统咨询

氢燃料电池车，就是使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应产生电力推动电动机，由电动机驱动的车辆。氢燃料电池车通过化学作用发电产生电能，更像是一个“发电厂”。氢燃料电池车是以氢燃料电池产生的电能为电动机供电，以电动机做的功作为动力的。燃料电池工作电压迅速升高时，碳载体表面的铂催化剂会发生溶解，当工作电压降低时铂催化剂又会沉积下来，反复的电压波动带来催化剂的团聚，造成燃料电池催化剂活性表面积的下降，从而造成性能的下降。希望燃料电池的工作状态是在较高效率点附近。如下图所示，我们从氢气发电效率的角度看，希望至少是在40%以上的区域去利用，否则发电效率低。北京燃料电池整车动力系统咨询氢气发电的效率高、排放少、无噪音等特点，可以被普遍应用。

装备以质子交换膜为代替的氢燃料电池汽车主要优点很大程度要归功于燃料电池非常理想的工作原理。至少可以说，它在保持和扩大纯电动汽车优势的同时，又摈弃了后者固有的缺陷和不足。极好的环保性。我们就拿丰田MIRAI而言，在行驶过程中，只排放纯净水而没有其他任何有害物质，能不能喝我不知道，我不建议你喝；同时，这也符合大自然循环的规律。汽车运行工作的副产品—水，虽然以目前的状况看，汽车使用者还不能直接回收利用，但排入大自然总会还是要被循环利用的，或者再次电解制氢，或者养些花花草草。从能源的生命周期来看，如果汽车使用的氢燃料是来自工业废气等副产品以及通过可再生清洁能源而取制，那么车辆总的排放污染也是很低，很少的。

燃料电池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器（DC/DC）、车载氢系统等构成，其中燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统，燃料电池发动机系统结构较为复杂。燃料电池电堆是发动机系统的关键部件，是氢气和氧气发生电化学反应及产生电能的场所。鉴于单个燃料电池单元输出功率较小，实践中通常通过将多个燃料电池单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此，电堆是由双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆拴牢，构成的复合组件。氢能技术是一种使用氢作为能源的技术。

在应用前景方面，我国节能与新能源汽车产业规划提出：至2020年氢燃料电池汽车应用规模超过2万辆，2025年达到10万辆，2030年达到100万辆。据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》统计，全国22个地区有60多项氢能开发政策。预计到2050年，氢能将至少占领10%在中国终端能源系统，其中氢燃料电池商用车到2050年将达到160万辆，市场份额将接近37%，氢燃料电池乘用车到2050年市场份额将超过14%。这一系列的预测表明，氢燃料电池汽车的应用前景十分广阔。氢燃料电池客车将成为真正意义上的高效、清洁汽车，这是减少碳排放、节约化石燃料应用的重要手段，氢燃料电池的应用将有效改善人类生活空气质量，对环境保护及经济的可持续发展有重要意义。氢能技术在可再生能源领域有广阔的应用前景。北京氢能源实训室建设

氢能技术的市场规模预计将在未来几十年内有大幅增长的趋势。北京燃料电池整车动力系统咨询

而燃料电池是将“燃料”和“氧气”进行“电化学反应”将化学能先转化为电能，再通过电能驱动车辆。同样都是利用“燃料”和“氧化剂”进行反应但两者有着本质的区别，在内燃机的燃烧反应中电子的运动是无序的，大量的化学能被转化为热能消耗掉了（内燃机的效率约25%）。而在燃料电池的电化学反应中电子是有序移动的（燃料电池的效率可达60%以上），后者的能量利用率更高。自古以来人类利用能源始终是从无序到有序，从不可控到可控的过程，所以若从宏观的角度思考燃料电池代替内燃机应该是一种趋势。除了广为人知的氢以外，甲醇、天然气、煤气都可以成为燃料电池所需的“燃料”，但氢燃料能量密度高、排放清洁性好，依然是较主要的发展方向。北京燃料电池整车动力系统咨询

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