燃料电池技术背景.doc

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1、燃料电池技术背景燃料电池（FuelCell）是一种将燃料（比如氢气）和氧化剂（比如氧气）的化学能直接转化为电能的装置。由于能量转换不受卡诺循环的限制并且附加产物只有水，因此燃料电池具有能量转换效率高并且环境友好等特点。汽车使用燃料电池作为动力，不仅可以实现高效的能源利用并显著降低有害排放，而且可以实现汽车运行过程中的低噪音和低振动。因此，燃料电池汽车将是未来汽车的重要发展趋势，燃料电池汽车技术也正成为汽车领域的研究重点。对于氢燃料电池汽车而言，如何实现高效的车载供氢也是燃料电池汽车技术领域殛待解

2、决的难题之一。车载供氢系统是燃料电池汽车的重要组成部分，该系统是为燃料电池系统提供具有稳定压力的氢气燃料的储能系统，相当于传统汽车中的油箱。目前最简单和最常用的车载供氢系统都采用压缩氢气存储的方法，即将压缩氢气存储在储氢瓶中，压缩氢气通过多极减压后被送到燃料电池发动机，在燃料电池发动机内部进行化学反应放出电能以驱动汽车行驶。压缩储氢方式的缺点是能量密度低，要使燃料电池汽车的续驶里程达到传统汽车的相同水平就需要负载大容积的车载储氢瓶，但是由于汽车本身的可用空间有限，很难负载大容积的车载储氢瓶，因此

3、，目前国内常用的20MPa车载供氢系统应用于燃料电池汽车时在续驶里程方面存在缺陷。解决这一矛盾的主要方法是尽可能地提高车载储氢的压力，一般而言，对于燃料电池汽车，若使用35MPa的高压氢气，一次加氢的续驶里程在200km以上。但是，提高车载储氢的压力又对车载供氢系统提出了更高的要求，主要表现在：（1）密封性要求。由于氢气密度低，扩散系数高，高压储氢存在易泄漏的缺点，并且压力越高，发生泄漏的可能性越大。而一旦氢气的泄漏量超过规定的指标，就有可能出现安全隐患。因此，使用高压氢气存储的方式，对于燃料电

4、池汽车用车载供氢系统的密封性提出了更高的要求。（2）可靠性要求。由于车载供氢系统需要重复充装并且持续供应氢气，对高压储氢瓶、阀件和氢气管路的疲劳寿命和强度要求高，使用压力越高也就意味着系统出现故障的可能性越大。并且由于在线诊断和检修困难，系统出现故障后很难及时排除。因此，使用高压氢气存储的方式，对于燃料电池汽车用车载供氢系统的可靠性提出了更高的要求。（3）安全性要求。由于氢气属于易燃易爆气体，压力越高越容易发生超温超压的危险并且压力越高对碰撞安全性的要求也越高。因此，使用高压氢气存储的方式，对于

5、燃料电池汽车用车载供氢系统的安全性提出了更高的要求。（4）操作性要求。由于使用压力越高，系统的结构越复杂，零部件数量越多，导致系统的操作越复杂，并且操作失误很可能引起其他更为严重的问题。因此使用高压氢气存储的方式，对于燃料电池汽车用车载供氢系统的操作性提出了更高的要求。由于上述原因，国内现有燃料电池汽车技术对于35MPa燃料电池汽车用车载供氢系统涉及较少，尚未提出实型。