教学课件 新能源汽车基础--姜顺明.ppt

FC+B混合驱动FCV FC启动时，蓄电池供电用于空压机或鼓风机的工作及电堆的加热、氢气和空气加湿等;提供部分功率需求; 回收部分制动能量。 优点：降低对FC功率和动态特性的要求，降低系统成本。 缺点：增加系统复杂性和重量与体积，增加蓄电池的维护、更换费用。 FC+B混合驱动FCV 与“燃料电池+蓄电池”FCV 相比，摈弃了寿命短、成本高、重量大和使用要求复杂的蓄电池，用超级电容取代之。超级电容在系统中起的作用与蓄电池类似，优势是寿命长、效率高、比功率大以及成本低，有利于FCV的商业化推广。 FC+B+C混合驱动FCV 与“燃料电池+蓄电池”FCV 相比，在电压总线上再并联一组超级电容，用于提供加速或吸收紧急制动的尖峰电流，减轻蓄电池负担，延长其使用寿命。 　FC+B型燃料电池汽车主要组成 三、按混合驱动比例 按燃料电池提供的功率占整个行驶功率比例，混合驱动FCV分为能量混合型和功率混合型。 能量混合型： 早期技术水平限制，燃料电池功率较小，只提供行驶功率的一部分，配备大容量的蓄电池。 特点：较多蓄电池使整车自重增加，动力性变差，布置困难；每次运行后，除了加氢，还要给蓄电池充电。 功率混合型： 燃料电池技术的进步，提供的功率比例增加，减少蓄电池的容量。为回收制动能量，保留一定数量的蓄电池，只提供行驶功率的一部分。 特点：燃料电池为主动力源，蓄电池为辅助动力源，只在启动、爬坡、加速时提供功率，制动时回收制动能量。较少的蓄电池使整车重量下降，提高动力性。 第5节 燃料电池汽车的氢安全 一、氢气的安全特性 不利于安全的属性: 更宽的着火范围， 更低的着火能，更容易泄漏， 更高的火焰传播速度， 更容易爆炸。利于安全的属性: 更大的扩散系数和浮力， 单位体积或单位能量的爆炸能更低。 1、氢气的泄漏性 与天然气相比，氢气扩散情况下的泄漏率为天然气泄漏率的3.8倍，层流的情况下为1.3倍，湍流情况下为2.8倍。FCV中储氢气瓶的压力为30MPa左右，气瓶直接发生泄漏是以湍流的形式，进行一级和二级减压后，供给电堆的氢压为200K左右，此时氢泄漏为层流形式。 从高压气罐中大量泄漏， 氢气和天然气都会达到声速。氢气的声速(1308m/s) 是天然气声速( 449m/s) 的3倍，故氢气的泄漏比天然气快。 2、氢气的扩散性 与汽油、丙烷和天然气相比， 氢气具有更大的浮力和更大的扩散性。 氢的扩散系数是天然气的3.8倍， 丙烷的6.1倍， 汽油气的12倍。在发生泄漏的情况下， 氢在空气中可以向各个方向快速扩散，迅速降低浓度。 3、氢脆 氢脆是指金属在冶炼、加工、热处理、酸洗和电镀等过程中，或在含氢介质中长期使用时，材料由于吸氢或者氢渗透而造成机械性能严重退化，发生脆断的现象。 根据氢的来源，可分为内部氢脆和环境氢脆。氢在常温常压下并不会对钢产生明显的腐蚀，但当温度超过300℃和压力高于30MPa时，会产生氢脆腐蚀现象。 4、氢气的可燃性 氢空气混合物燃烧的范围是4~75%(体积比)， 着火能仅为0.02MJ。而其他燃料的着火范围要窄得多（如甲烷为5~15%），着火能也要高得多。所以在使用中，氢气的浓度要保持在的燃烧下限4%以下，并安装探测器警报与排风扇共同来控制氢气浓度。 氢气的着火下限是汽油的4倍，是丙烷的1.9倍，只是略低于天然气。 氢气的着火上限很高，在有些情况下是有害的。例如，在车库中发生氢气泄漏。 5、爆炸性 氢气是最不容易形成可爆炸的气雾的燃料，但一旦达到了爆炸下限，氢气是最容易发生爆燃、爆炸的燃料。 电极材料：炭纸或炭布。 铂微粒固定在相对较大的炭粉粒子上，用量0.2mg/cm2 1. 质子交换膜 PEM是隔离燃料与氧化剂的隔膜材料，也是电解质以及催化剂的基底，还是一种选择透过性膜，起传导质子作用。 对PEM的基本要求： （1）电导率高（高选择性地离子导电而非电子导电）。 （2）化学稳定性好（耐酸碱和抗氧化还原能力强）。 （3）热稳定性好。 （4）良好的力学性能（如强度和柔韧性）。 （5）反应气体的透气率低。 （6）成本不能太高。 最早的质子交换膜是以碳氢为骨架的聚合物，如酚醛树脂磺酸膜、聚苯乙烯磺酸膜等。C-H键易于断裂，聚合物不稳定，电池寿命只有数小时。 20世纪60年代中，美国GE与Dupont开发了全氟型磺酸膜Nafion系列，电池寿命提高到57000h。 除Nafion膜外，其他的全氟型磺酸膜： Dow膜(美国Dow Chemical公司) BAM膜(加拿大Ballard公司) Aciplex系列膜(日本Asahi Chemical公司) Flemion系列膜(日本Asahi Glass公司) 一般用杜邦公司开发的Nafion --由疏水材料聚四氟乙烯链（商品名Teflon）形成. 主链与磺酸侧链交错，