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1、同济大学汽车发动机概论论文同济大学学汽车车发动机机概论论论文燃料电池池电动汽汽车FCCEV姓名：XXX学号：XXXXXXXX专业：机机械设计计制造及及其自动动化指导教师师：胡宗宗杰时间：220100年6月月14日日目录1 FCCEV 的结构构与工作作原理.31.1 FCEEV 动动力系统统的基本本结构.31.2 燃料电电池的工工作原理理.32 FCCEV 整车集集成的关关键技术术.442.1 整车集集成布置置.42.2 燃料电电池发动动机系统统.42.2.1 燃燃料电池池堆温度度控制系系统.442.2.2 燃燃料供给给.52.3 再生制制动.53 FCCEV的的燃料(Fueel).63.1 地
2、面固固定的制制氢系统统.63.1.1压缩缩氢气.663.1.2 液液化氢气气.73.1.3 储储氢合金金储存的的氢气.73.1.4 氢氢气燃料料的特点点.73.1.4.11 优点点.73.1.4.22 缺点点.83.2 车载移移动的制制氢系统统.83.2.1甲醇醇CH3OH .83.2.1.11 甲醇醇的性能能.83.2.1.22 用甲甲醇制氢氢的方法法.83.2.1.33 甲醇醇燃料的的优点.83.2.1.44 甲醇醇燃料的的缺点.93.2.2 汽汽油.993.2.2.11 优点点.93.2.2.22 缺点点.93.3其其他种类类的燃料料.94 各国国燃料电电池汽车车开发概概况.994.1
3、美国.104.2 日本.104.3 加拿大大.1104.4 中国.115 燃料料电池汽汽车离商商品化还还有多远远.1126 燃料料电池汽汽车前景景展望.131 FCCEV 的结构构与工作作原理1.1 FCEEV 动动力系统统的基本本结构FCEVV 的外外形和内内部空间间等与普普通汽车车几乎没没有差别别，两者者不同之之处主要要在于动动力系统统。FCCEV 动力系系统的基基本结构构，如图图1 所示示。燃料料电池组组发出的的电力经经DC/AC 逆变器器后进入入电动机机，驱动动汽车行行驶或经经DC/DC 转换器器向蓄电电池充电电，当汽汽车行驶驶需要的的动力超超过燃料料电池的的发电能能力时，蓄蓄电池也也
4、参加工工作，其其电流经经DC/DC 转换器器进入电电动机，驱驱动汽车车行驶。1.2 燃料电电池的工工作原理理燃料电池池是一种种电化学学装置，是是由正负负2 个电电极以及及电解质质组成，其其工作原原理，如如图2 所示。在在阳极上上提供H2，在在阴极上上提供O2，氢氢在阳极极催化剂剂的作用用下，分分解成氢氢离子和和电子。氢氢离子进进入电解解液中，而而电子则则沿外部部电路移移向阴极极，用电电负荷接接在外部部电路中中。在阴阴极上，O2在催化剂的作用下同电解液中的氢离子吸收抵达阴极上的电子形成水。由于电解质中离子的运动，电极上有电荷的积累，外电路接通后有直流电通过，并可以持续。电解质具有选择通过性，只允
5、许负极产生的质子通过，到达正极，但不允许气体和电子通过。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排出，燃料电池就能连续发电。阳极：H22H+2e-阴极：O2+4H+4e-2H2O总的化学学反应式式：2H2+O22H2O2 FCCEV 整车集集成的关关键技术术FCEVV是集汽汽车、电电力拖动动、自动动控制、化化学电源源、计算算机、新新能源及及新材料料等诸多多技术的的复杂系系统，对对应整车车系统的的开发，包包括的内内容十分分广泛，如如：整车车集成布布置、车车辆安全全管理、能能量管理理策略的的设计与与优化、燃燃料供给给、电堆堆温度管管理及制制动回馈馈等。2.1 整车集集成布置置燃料电池池汽车的的整车布
6、布置除去去与传统统汽车相相同部分分，还包包括燃料料电池堆堆与电机机的布置置，氢气气罐的安安全布置置以及高高压电安安全隔离离。这些些核心部部件的布布置，不不仅要考考虑布置置方案的的优化及及零部件件性能实实现的便便利，还还必须考考虑氢泄泄漏等传传统汽车车所不具具备的安安全性问问题。目目前经过过国内外外样车试试制，电电池堆与与电机主主要采取取前置方方式；氢氢气罐布布置更多多考虑汽汽车碰撞撞安全性性和车辆辆外形结结构紧凑凑，多采采用后置置。2.2 燃料电电池发动动机系统统一个燃料料电池系系统由燃燃料电池池堆、热热交换器器及空气气压缩机机等子系系统组成成，如图图3 所示示。对燃燃料电池池的基本本要求是是
7、：1）高的的比能量量和比功功率；2）安全全性好且且成本低低；3）对环环境无危危害，可可回收性性好。2.2.1 燃燃料电池池堆温度度控制系系统燃料电池池堆温度度对燃料料电池性性能、寿寿命和运运行安全全有较大大影响。温温度高将将使质子子交换膜膜脱水，不不满足膜膜的湿润润条件，其其电导率率下降，电电池性能能变差。特特别是温温度过高高或超温温运行，膜膜会出现现微孔，使使得氢气气进入空空气系统统，危及及运行安安全；温温度过低低则会降降低催化化剂活性性，影响响化学反反应过程程。温度度控制系系统是由由温度传传感器、散散热风扇扇、水箱箱、电热热丝和循循环水泵泵等组成成，如图图4 所所示。温温度控制制问题可可以
8、分为为2 种种情况：1）在在高温情情况下，电电堆温度度不能自自然下降降，此时时，可以以借助冷冷却风扇扇和循环环水泵带带走电堆堆的热量量，从而而降低电电堆温度度。由于于电堆内内部温度度难以直直接测量量，所以以实践中中往往利利用循环环水的温温度间接接反映电电堆内部部的温度度。调节节风扇转转速可以以使冷却却循环水水的温度度控制在在合适范范围。循循环水从从电堆中中经过，通通过传导导带走电电堆的热热量，流流经散热热片，并并通过外外面的冷冷却风扇扇来降温温。2）在在低温情情况下，虽虽然电堆堆持续发发电会产产生热量量，但是是在室温温较低或或者燃料料电池轻轻载的情情况下，在在短时间间内很难难使温度度达到合合适
9、范围围，这时时可采用用电热丝丝对循环环水进行行加热，电电热丝的的加热方方式采用用分挡控控制方式式，电热热丝由几几条并联联的电热热丝组成成，分别别对应不不同的挡挡位。在在不同情情况下，通通过控制制每个电电热丝的的闭合和和断开来来实现。加加热过的的循环水水通过循循环水泵泵带入电电堆，从从而实现现给电堆堆加热。2.2.2 燃燃料供给给一般燃料料电池汽汽车燃料料为空气气和氢气气，空气气可自由由获得，经经由空气气滤清器器的过滤滤，被高高速风机机压缩，再再经过空空气流量量计的测测量后到到达空气气的电堆堆入口处处。目前前常用的的制氢方方法是电电解水、裂裂解石油油、煤和和天然气气制氢，制制取的过过程会消消耗大
10、量量的能源源。目前前多采用用液态储储氢，氢氢气供给给系统，如如图5 所示。氢氢瓶采用用35 MPaa 的储储氢压力力，在氢氢瓶顶端端装有一一体式组组合瓶阀阀。瓶阀阀中包括括高压电电磁阀、手手动截止止阀、安安全阀、瓶瓶内温度度传感器器和压力力传感器器等部件件。加注注口按335 MMPa 压力标标准选取取，加注注口内部部具有颗颗粒过滤滤功能，可可以对加加注气体体进行过过滤，具具有单向向截止等等功能。为为了确保保氢气通通过加注注口进入入储气罐罐，在加加注管道道中增加加一个单单向阀。为为了确保保系统安安全，在在供氢管管路中安安装具有有流量限限制功能能的溢流流阀。高高压气体体通过减减压后向向燃料电电池发
11、动动机提供供稳定的的氢气供供应。2.3 再生制制动再生制动动，即在在车辆减减速或制制动过程程中，通通过带动动电机发发电的方方式，将将车辆的的动能转转化为电电能存储储在辅助助蓄电池池中，实实现能量量回收，同同时产生生车辆所所需的部部分制动动力。再再生制动动策略对对燃料电电池汽车车的燃料料经济性性和行驶驶安全性性有着直直接的影影响，是是燃料电电池汽车车的关键键技术之之一。制制动减速速过程中中，制动动力既要要满足较较大制动动强度的的要求，又又要受到到电机运运行速度度和电池池荷电状状态等方方面的影影响，单单一的再再生制动动可能导导致电机机制动力力不足，为为保证制制动效能能的稳定定性，目目前较多多是采用
12、用由摩擦擦制动和和再生制制动组成成的复合合制动系系统。3 FCCEV的的燃料(Fueel)氢气H22是FCEEV的惟惟一燃料料，FCCEV采采用的氢氢气一种种是来自自地面固固定的制制氢系统统，另一一种是来来自车载载移动的的制氢系系统，当当前主要要采用地地面固定定的制氢氢系统生生产的氢氢气作为为FCEEV的燃燃N-。3.1 地面固固定的制制氢系统统工厂化氢氢气的制制备方法法有：用裂解解法从天天然气或或石油气气中制取取氢；用水煤煤气法从从焦碳或或白煤中中制取氢氢；用“改质法法”从醇类类或烃类类中制取取氢；用电解解法或太太阳能从从水中制制取氢；从含氢氢的工业业尾气中中提取氢氢；生物制制氢等。直直接使
13、用用氢燃料料可以使使FCEEV的辅辅助系统统大大简简化，效效率提高高。燃料料电池所所使用的的气态或或液态氢氢是一种种无气味味的透明明气体，泄泄漏到大大气中后后，一般般不容易易发觉，气气态或液液态氢的的生产、储储存、保保管、充充加、携携带和运运输的各各个环节节中可能能存在氢氢气的泄泄漏。在在试验中中表明，在在一定的的条件下下，空气气中氢气气达到一一定浓度度时，其其危险性性超过了了汽油。如如果处理理不慎，就就会存在在火灾和和爆炸的的隐患。商商品化的的氢气对对各个环环节安全全性能的的要求更更加严格格。氢气气供应是是一个严严格的系系统-11-_程程，在整整个氢气气供应系系统中，都都应该采采取有效效的安
14、全全防范措措施和救救援设施施。毛EEFCEEV上采采用的氢氢气有：压缩氢氢气；液化氢氢气；储氢合合金储存存的氢气气等。3.1.1压缩缩氢气FCEVV采用的的压缩氢氢气用纤纤维增强强的高压压密封容容器储存存，以保保证氢气气储存的的安全性性。我国国用普通通钢材制制造的罐罐体氢气气压力约约为155 MPPa，氢氢气的质质量仅占占储存容容器总质质量的11；在在国外用用特制高高强度奥奥氏体钢钢材制造造的罐体体，氢气气压力nn-1,12鳖鳖25-35 MPaa，氢气气的质量量占总质质量的226。目目前大多多数FCCEV采采用了压压缩氢气气。压缩缩氢气的的容器，要要求强度度高，结结构复杂杂、体积积大、质质量
15、重，安安全性差差，罐装装时能耗耗大。轿轿车一般般将压缩缩氢气储储存罐(图6)装在底底盘后部部，客车车一般将将压缩氢氢气储存存罐装在在车身的的顶部。不同压力力的氢气气对储存存罐的容容积有不不同的要要求。例例如：排排量为33 L，质质量为11 5000 kkg的FCEEV行驶驶5600 kmm需要68 kkg的氢氢气。如如果压缩缩氢气的的压缩压压力为225 MMPa，则则需要氢氢气罐的的容积为为3400 L，如如果压缩缩氢气的的压缩压压力为552 MMPa，则则需要氢氢气罐的的容积为为1600 L，但但同类型型的内燃燃机汽车车的汽油油箱的容容积仅仅仅70 L。氢氢气的灌灌装需要要复杂的的灌装设设备
16、，灌灌装时间间也很长长，还需需要消耗耗一定的的能量。在在同类型型的内燃燃机汽车车灌装一一箱汽油油时，不不需要特特殊设备备，只需需要几分分钟。3.1.2 液液化氢气气液化氢气气具有最最高储存存密度，但但需要采采用高压压一超低低温技术术来保持持氢气呈呈液态。液液态氢气气的温度度保持在在一2553 ooC的低低温时，可可以在11 mLL的容积积内储存存8000 mLL氢气。液液态氢储储存在特特制的用用碳纤维维增强、双双层金属属或塑料料内衬、耐耐爆破压压力达到到948 MMPa的的圆柱形形的储氢氢罐中(图7)，在罐罐壁之间间要抽成成真空，以以减少热热传导，如如果出现现细微热热量的热热传导，也也会使液液
17、态氢蒸蒸发而造造成能量量损失。高高压储氢氢罐的结结构复杂杂，管理理和维护护比较困困难。3.1.3 储储氢合金金储存的的氢气氢吸附合合金有：FeTTiH22、MgHH2、LaNNi5HH6、NaBBH。、活活性炭、碳碳纳米管管等材料料。一般般吸附合合金可能能的储藏藏氢的量量为10000-11100 mL。日日本所开开发的钛钛基吸附附合金氢氢的储藏藏量达到到1 6600 mL。在在冷却状状态和110 MMPa的的压力下下压人氢氢气，在在使用时时加热将将氢释放放出来。美美国ECCD(EEnerrgy Connverrsioon DDeviicess)公司司所开发发的镁基基吸附合合金，氢氢的储藏藏量可
18、达达到3 5000 mLL。戴一克克汽车公公司采用用世纪电电池公司司Milllennniuum CCelll开发的的NaBBH4氢氢吸附合合金安全全可靠，一一次充氢氢后续驶驶里程达达至U4833 kmm。碳纳纳米管吸吸附材料料有较大大的吸附附能力，还还有待进进一步开开发。吸吸附合金金的储氢氢装置如如图8所示。3.1.4 氢氢气燃料料的特点点3.1.4.1 优点氢气是燃燃料电池池最理想想的燃料料，纯度度高，在在FCEEV上可可以直接接使用，用用氢气为为燃料的的燃料电电池系统统设备较较简单，起起动快、性性能稳定定，对负负荷变化化的响应应快，排排放为零零污染，相相对成本本较低。随随着氢气气储存装装置
19、的改改进，氢氢气储存存装置在在FCEEV上的的布置问问题将进进一步得得到解决决。按轿轿车或客客车车型型的不同同，用高高压气态态氢气，一一般一次次充氢的的行驶里里程20002500 kmm。用液液态氢一一次充氢氢的行驶驶里程可可达4000-5000 kkm。IN储氢氢合金一一次充氢氢的行驶驶里程可可达4000 kmm左右。3.1.4.2 缺点工厂化地地面固定定的制氢氢系统是是一个庞庞大、复复杂的系系统工程程，需要要建立大大规模的的氢气制制造厂、灌灌装厂、运运输系统统、储存存系统和和添加网网络，以以及系统统的安全全防护体体系等，建建立起来来需要大大量的投投资和较较长的时时间。3.2车车载移动动的制
20、氢氢系统在FCEEV研究究和开发发过程中中，车载载移动的的制氢系系统是用用醇类或或烃类经经过改质质来取氢氢气。最最常采用用的是甲甲醇和汽汽油。3.2.1甲醇醇CH3OH用天然气气为原料料生产的的甲醇，具具有单一一的成分分和高纯纯度，可可以在较较低的温温度条件件下改质质为氢气气，使改改质工艺艺和设备备简化。甲甲醇的储储存、保保管、添添加、携携带和运运输都比比氢气方方便，采采取有效效的防腐腐措施，提提高各种种管道阀阀门和泵泵的防腐腐蚀能力力后，甲甲醇可以以利用现现成的汽汽油储运运系统。3.2.1.11 甲醇醇的性能能甲醇在室室温和常常压下为为液态，不不会发生生自燃、爆爆炸，毒毒性比汽汽油小，不不会
21、发生生人身中中毒现象象。甲醇醇的生产产、储存存、保管管、充加加、携带带和运输输的各个个环节不不需要特特别的储储存和运运载装置置。甲醇醇分子结结构简单单，氢一一碳比例例最高，没没有难以以分离的的碳一碳碳原子共共价键，比比其他醇醇类燃料料更容易易释放氢氢。不需需要对燃燃料进行行二次转转化，能能够减少少氮氧化化合物(NOxx)和碳碳氢化合合物(HHC)的的排放。甲甲醇中不不含硫，不不会引起起燃料电电池的催催化剂中中毒，用用甲醇为为燃料的的燃料电电池车的的燃油经经济性比比传统内内燃机的的燃油经经济性高高2125倍。3.2.1.22用甲醇醇制氢的的方法甲醇经过过改质操操作后，从从碳氢化化合物中中分解出出
22、氢气。当当前采用用的改质质技术有有：蒸气改改质技术术；局部氧氧化改质质技术；废气改改质技术术等。3.2.1.33甲醇燃燃料的优优点a甲醇醇可以用用天然气气和有机机物生产产，摆脱脱了对石石油的依依赖。甲甲醇不易易燃烧，不不会发生生燃烧与与爆炸的的危险，安安全性好好。b甲醇醇的改质质技术较较成熟，改改质时操操作温度度较低(3000 ooC)，目目前一些些燃料专专业公司司已有商商品化的的甲醇改改质装备备系统出出售，适适合装配配各种不不同的车车型。c甲醇醇添加速速度快，不不需要特特殊的安安全装置置，只要要燃料箱箱有足够够的容量量，就可可以使FFCEVV的行驶驶里程大大大地延延长。3.2.1.44甲醇燃
23、燃料的缺缺点a用甲甲醇制氢氢的制造造装备复复杂。：(EFFCEVV上以甲甲醇改质质的氢气气为燃料料的系统统中，增增加了甲甲醇的加加热器和和改质器器，在氢氢气中还还混杂少少量的CCOz、CO、HC等有有害气体体，特别别是Coo会对燃燃料电池池的催化化剂铂Pt产生生毒害作作用，因因此，用用甲醇产产生的HHz还需需要用净净化器来来除去CCO。整整个改质质系统装装有较复复杂的泵泵、阀和和管道等等附属装装置，体体积大，结结构复杂杂，对FFCEVV的总布布置较困困难。b在改改质反应应过程中中有3000的高温温，需要要有热管管理系统统，对其其产生的的热量进进行管理理。3.2.2汽油油汽油作为为汽车的的燃料已
24、已有1000多年年历史，但但作为内内燃机汽汽车的燃燃料，汽汽油热量量转换的的效率仅仅为122155。如如果将汽汽油改质质为氢气气供燃料料电池作作为燃料料，汽油油热量转转换的效效率可以以达到334左左右。汽汽油采用用和甲醇醇相似的的改质装装置与设设备，将将汽油经经过改质质处理可可以获得得氢气。用用汽油改改质为氢氢气作为为燃料电电池的燃燃料的特特点如下下。3.2.2.11优点a汽油油已经有有完善的的生产、储储存、保保管、运运输系统统，添加加十分方方便，不不需要重重复进行行投资。b汽油油的质量量比能量量高，比比甲醇改改质转换换为氢气气所需要要的辅助助设备更更紧凑和和更轻巧巧。3.2.2.22缺点a汽
25、油油是石化化燃料，仍仍然需要要依赖石石油能源源。b汽油油经过改改质转换换为氢气气作为燃燃料电池池的燃料料时，在在改质器器中转换换为氢气气时的反反应温度度高达9900，对热热能的控控制和热热量的利利用都比比较复杂杂，对系统统材料的的高温性性能提出出更高的的要求，冷冷却系统统也更复复杂。3.3其其他种类类的燃料料除常用的的氢和甲甲醇等燃燃料外，美美国宾西西法尼亚亚大学经经过研究究和试验验，证明明甲烷、乙乙烷、甲甲苯、丁丁烯、丁丁烷、液液化气和和煤油等等碳氢化化合物都都可以经经过改质质来转换换H2作为为燃料电电池的燃燃料，但但工艺有有所不同同。4各国燃燃料电池池汽车开开发概况况4.1美美国美国能源源
26、伙伴公公司(EEnerrgy Parrtneer CCo)于l9991年研研制出115 kkW 质质子交换换膜燃料料电池，装装在命名名为“EP Greeen Carr”的汽车车上作动动力，它它是使用用氢和空空气作反反应剂，采采用燃料料电池和和蓄电池池组成的的混合电电源。燃燃料电池池动力输输出功率率15 kw，标标称电压压l255 V，电电流1220 AA，汽车车时速从从0到30 km的的加速时时间为110s，行行程达660 kkm。19994年，该该公司还还研制了了采用质质子交换换膜燃料料电池作作动力的的高尔夫夫车，功功率75 kkW，该该车最大大时速115 kkm，行行程达772 kkm。美
27、国通用用汽车公公司在119988年展出出了第一一辆质子子交换膜膜燃料电电池车ZZafiira，采采用甲醇醇重整供供氢，时时速可达达75 km，从从0至60 kmh加速时时问只需需2Oss；接着着该公司司又开发发出几种种新型燃燃料电池池汽车，其其中使用用液氢燃燃料电池池的零排排放概念念车“氢动一一号”，加速速快，操操作灵活活，从00至1000 kIInh加速仅仅16 s，最最高时速速可达1140 km，续续驶里程程4O0 km。20004年“通用汽汽车公司司”的燃料料电池车车HyddroCCen33改型，完完成了近近万公里里的马拉拉松测试试。20077年，通通用汽车车公司的的1O00辆雪佛佛兰S
28、eegueel氢燃燃料电池池车分别别在加州州西部、纽纽约州及及华盛顿顿州试用用。在中中国，该该公司与与上汽合合作的“氢动3号”HvddroGGen33已经开开始示范范运行。20044年5月，美美国“戴姆勒勒克莱莱斯勒公公司”生产的的3辆燃料料电池公公共汽车车，在北北京街头头做商业业化示范范，把参参加“第二届届国际氢氢能论坛坛”的与会会代表送送达人民民大会堂堂会场。截截至20005年年9月，该该公司生生产的22O0辆辆燃料电电池汽车车相继出出现于欧欧洲及美美国、日日本和新新加坡的的街头。戴姆勒一一克莱斯斯勒公司司推出的的NECCAR 5燃料料电池动动力汽车车，是该该公司开开发的第第5代燃料料电池
29、汽汽车。它它由Baallaard燃燃料电池池驱动系系统带动动，该系系统包括括车载甲甲醇重整整器。该该车于220022年在美美国已完完成了约约48000 kkm的行行车试验验。4.2日日本日本丰田田公司在在19996年推推出了使使用金属属氢化物物为燃料料的燃料料电池动动力汽车车。2OOO2年年推出的的FCHHV使用用高压氢氢为燃料料。该车车以每月月1万美元元的价格格租了66辆给美美国大学学，100辆租给给日本地地方政府府。然而而在20003年年3月，该该公司召召回了其其出租的的6辆燃料料电池汽汽车，并并宣布推推迟另外外6辆燃料料电池汽汽车的租租赁，原原因是贮贮氢燃料料的高压压氢气罐罐在加注注氢气
30、时时出现了了泄漏。日本本田田公司从从20oo0年开开始采用用了燃料料电池与与超级电电容器组组合起来来的混合合动力汽汽车。日日本政府府从2OO02年年开始以以每月每每辆6 5000美元的的价格租租用这445种燃燃料电池池混合动动力汽车车。4.3加加拿大加拿大巴巴拉德公公司是从从事质子子交换膜膜燃料电电池(PPEMFFC)技技术研究究和开发发的世界界先驱。正正是由于于该公司司首先采采用美国国D0ww 公司司的全氟氟磺酸型型质子交交换膜研研制成功功了H2/O2质子子交换膜膜燃料电电池，才才促成了了世界各各国汽车车公司投投巨资开开发燃料料电池汽汽车。119922年巴拉拉德公司司开始研研制电动动车辆用用
31、PEMM。FC动力力系统，1993年制出样车，采用该公司开发的12O kw 质子交换膜燃料电池组，使用压缩氢做燃料，行驶速度95 km/h，行程可达4O0 km。4.4中中国(1)中中国8663燃料料电池公公交车计计划20O11年国家家十五“8633”电动汽汽车重大大专项“燃料电电池城市市客车整整车技术术的研究究与开发发”项目正正式启动动。2oo02年年底完成成第一代代城市客客车“清能一一号”装车试试验并运运行成功功。2OO03年年9月完成成了第二二代城市市客车装装车运行行。燃料料电池发发动机累累计运行行2000h，行驶驶距离超超过20000 km，最最高时速速为633 kmm。2O004年4
32、月采用用“神力公公司”的1000 kWW 燃料料电池发发动机，完完成了第第三代城城市大巴巴试验。该该公司近近年来还还对采用用燃料电电池和超超级电容容器的混混合动力力城市客客车进行行了设计计和研究究。20000年，大大连化学学物理研研究所研研发出第第一台PPEMFFC发动动机，220011年与其其它单位位合作组组装了一一台燃料料电池中中巴(车上同同时还有有铅蓄电电池)，不久久后又组组装了一一台300 kWW 的燃燃料电池池中巴车车。(2)燃燃料电池池轿车20011年，北北京开发发出“绿能一一号”燃料电电池轿车车。装载载第一代代燃料电电池发动动机的“超越一一号”于20003年8月在上上海问世世。2
33、OO03年年12月，上上海神力力公司与与上海交交通大学学联合开开发出第第二代燃燃料电池池轿车“超越二二号”，并试试装桑塔塔纳3oooO型型车身，整整个试装装过程在在2Ooo4年5月完成成。该车车发动机机输出功功率322 kww，整车车加速时时间2448 ss，行驶驶里程1168 km，最最高时速速ll8 km，爬爬坡度220。第第二代燃燃料电池池动力系系统与第第一代系系统相比比更加灵灵巧和有有力，总总重量减减少到3320kkg，轻轻了1OO0 kkg多，体体积缩小小30以以上，功功率则提提升了22O25。接接着在220o66年完成成了“超越三三号”燃料电电池轿车车，其最最高时速速达到1120
34、km，一一次充氢氢可行驶驶2300 kmm，比“超越二二号”延长很很多。220066年12月“上海牌牌”燃料电电池轿车车的样车车问世，从从0到lO0 km/h的加速速时间只只要155 s，其其最高时时速达到到1500 klln，h，一次次充氢行行驶路程程达3000 kkm。2ooo6年8月，由中中国科学学院大连连化学物物理研究究所等单单位自主主研发的的两辆燃燃料电池池观光示示范车在在大连运运行。该该车燃料料电池输输出功率率5 kkW，贮贮氢容器器为碳纤纤维增强强金属瓶瓶。该车车每天运运行5 h，计计划运行行2年。为为了提高高燃料电电池的效效率和寿寿命，采采用燃料料电池蓄电池池混合动动力，该该车
35、启动动时依靠靠蓄电池池提供动动力。(3)中中国燃料料电池商商业化示示范项目目中国燃料料电池商商业示范范项目是是由中国国政府、全全球环境境基金(GEFF)和联联合国开开发计划划署(UUNDPP)共同同支持的的“中国燃燃料电池池公共汽汽车示范范项目”，由中中国国家家科技部部、北京京市、上上海市共共同组织织实施。总总投资33 2000万美美元。实实施该项项目的目目的是为为了降低低燃料电电池公共共汽车的的成本，借借助在北北京和上上海两市市同时进进行的燃燃料电池池公共汽汽车和供供氢设施施的示范范，加快快其技术术转化。该该项目启启动会于于20003年3月27日在北京京召开。项项目的远远期目标标是推动动燃料
36、电电池公共共汽车在在中国产产业化和和推广应应用，减减少空气气污染和和温室气气体排放放。实施施该项目目，北京京市和上上海市各各采购66辆燃料料电池公公共汽车车进行示示范运行行。目标标是这112辆车车总共运运行166O万公公里。5燃料电电池汽车车离商品品化还有有多远从国内外外燃料电电池汽车车的研发发概况可可以看出出，虽然然H2/O2质子交交换膜燃燃料电池池已经在在各种电电动车上上和其它它领域内内做过了了许多演演示性试试验，并并且取得得了很大大进步，但但是除了了德国潜潜艇AIIP系统统圈中使使用的燃燃料电池池系统取取得了市市场认可可以外，其其他试验验汽车均均没有正正式进入入市场。其其主要原原因是燃燃
37、料电池池汽车的的实际性性能价价格比跟跟市场的的要求相相差太远远。(1) 车用燃料料电池系系统使用用寿命太太短一般说来来，私人人小轿车车要求燃燃料电池池使用寿寿命达到到5 0000 hh以上；卡车和和公交车车要求燃燃料电池池使用寿寿命达至至0 55 0000 hh10 0000 h同。巴拉德公公司在试试验室内内用纯氢氢做电池池寿命试试验，经经过9 000 h的考考验，平平均电压压下降速速度只有有4mVV(1 000 h)，因因而预测测电池寿寿命可以以达到220000hh，但实实际上的的电池使使用寿命命也只有有2 2200 hh，只达达到预测测的110。荷荷兰设计计的PEEMFCC可以连连续工作作
38、400000 h，但但在汽车车上应用用，使用用寿命只只有3 0000 h，不不到电池池设计寿寿命时间间的110。我我国燃料料电池使使用寿命命只有11 5000 hh f ，上海海神力公公司开发发的城市市大巴发发动机中中用的燃燃料电池池堆模块块已经通通过2 0000h的稳定定可靠性性试验，性性能下降降不超过过l0，但但实际运运行却只只有2000 hh。造成燃料料电池系系统使用用寿命只只有设计计寿命的的110这么么大差距距的根本本原因，就就在于实实验室寿寿命试验验是在严严格的条条件下进进行的：电池的的输出是是恒定的的；电池池本体的的温度、湿湿度、排排热、排排水是稳稳定的；氢源和和氧源是是纯净的的、
39、稳定定的；它它们之间间的相互互配合是是最佳的的。但在在电动汽汽车实际际运行过过程中，这这些条件件就得不不到保证证了。例例如，电电池的输输出瞬问问多变；燃料电电池排水水会受到到汽车震震动频率率和方向向的影响响；燃料料电池的的输出能能力会受受到进气气纯度和和压力的的影响。在在日本曾曾经出现现过燃料料电池汽汽车经过过温泉附附近电池池性能出出现突然然下降，其其原因是是火山附附近空气气中的硫硫化氢引引起电池池催化剂剂中毒所所致。这这就要求求燃料电电池系统统提高对对湿度、温温度和杂杂质气体体的适应应能力。(2) 燃料电池池系统能能量效率率和比功功率有待待提高 H2/O2质子交换换膜燃料料电池的的最大输输出功率率密度是是在电池池电压达达到0.5 VV附近出出现。但但从整个个电池的的能量转转换效率率来看，电电池的工工作电压压取0.600.8VV为宜。电池的输输出功率率和能量量转换效效率存在在着密切切的关系系。已报道了了4O kW 质子交交换膜燃燃料电池池系统的的燃料转转化效率率跟电池池输出功功率之问问的关系系。当电电池在额额定输出出功率440 kkW 条条件下工工作时，其其燃料转转换效率率只有33540。不不仅如此此，如果果考虑到到燃料电电池系统统