毕业论文（设计）燃料电池汽车综述报告.doc

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1、燃料电池汽车综述报告摘要：随着汽车的普及，由汽车产生的污染也日益严重，寻找一种无污染又能满足各种需求的新能源迫在眉睫C本文介绍了一种以氢为主要能量的汽车，介绍了氢在汽车中如何安全地储存，如何利用氢驱动汽车，还有使用氢燃料的各种难关和局限性。普通的汽车使用的内燃机一般注入柴油或者是汽油，主要成分是碳氢化合物，在完全燃烧时的产物为C02和弘0不完全燃烧时的产物则有CO,HC,NOx及颗粒排放物，在美国城区,43%的非甲烷有机物，57%的NO和82%的CO都是由汽车废气排放产生的，而全世界20%的CO排放量来源于汽车废

2、气，汽车废气已经成为大气污染的一个主要原因。而氢燃料汽车使用燃料电池和电动机取代了原来的引擎，氢的燃烧产物是水和少量的氮氧化合物，对空气污染很少，氢气可以从电解水、煤的气化中大量制取，而且不需要对汽车发动机进行大的改装，因此氢能汽车具有广阔的应用前景。推广氢能汽车需要解决三个技术问题：大量制取廉价氢气的方法，传统的电解方法价格昂贵，且耗费其他资源，无法推广；解决氢气的安全储运问题；解决汽车所需的高性能、廉价的氢供给系统。传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积小，而月.

3、还有爆炸的危险；另一种方法是储存液态氢，但液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。近年來，一种新型简便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金（金属氢化物）来储存氢气。研究证明，在一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们乂会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍，也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。存储方法有了但是氢气

4、的來源也是与石油等能源分不开来的，想要获得氢气仍然需要消耗较髙的成本，这也成为了氢燃料汽车发展旳桎梏。FCV结构示意图燃料电池汽车（FCV）,英电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能。它的最大特点也在于此，能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，其能量转换效率可高达60%~70%,实际使用效率则是普通内燃机的2倍左右。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2〜3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆

5、。FCV可以分为8个部分：第一个部分是电源部分，为驱动电动机提供电能，由燃料电池构成。第二部分是驱动电动机驱动电动机，它的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置C目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有“软”的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。第三部分为电动机调速控制装置，是为电动汽车

6、的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（GTO、MOSFET.BTR及IGBT等）斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。第四部分为传动装置，将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴。第五部分为行驶装置，是将电动

7、机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。第六部分为转向装置，实现汽车的转弯，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。第七部分为制动装置，为汽车减速或停车而设置，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。第八部分为工作装置，是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。目前燃料

8、电池汽车的成本还是很高，主要是因为燃料电池和氢储存的价格的昂贵，最大的成本还是电池成本，虽然维护起来比较简单，但是更换一次都是一笔很大的开销。经估算,给一辆车加满氢气需要花约50美元。这意味着，一辆燃料电池汽车的维护成本是普锐斯混合动力汽车的两倍，是电动汽车的四倍。但是燃料电池汽车与电动汽车相比，只需花费3到5分钟充满所需的气量，而电动汽车需要长时间的充电。燃料电池汽车的