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燃料電池發(fā)動機的特點

www.365shiwu.com 來源：中國電池網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-10-9

1、燃料電池的優(yōu)點
1) 節(jié)能、轉換效率高、不需要石油燃料
a) 除用汽油重整產生氫氣外，其他（甲醇、碳氫化合物等）燃料基本不用石油燃料。
　　由發(fā)動機經驅動系統(tǒng)到車輪的綜合效率，內燃機汽車為11％左右。以氫氣為燃料的FCEV實際效率達到50％～70％；用甲醇為燃料，經過重整產生氫氣FCEV，實際效率達到34％�？梢姡現(xiàn)CEV的實際效率大大高于內燃機汽車。
b) 內燃機在額定功率附近才有最高效率，而在部分功率輸出條件下運轉，效率迅速降低。
　　燃料電池在額定功率下的效率可以達到60％，而在部分功率輸出條件下運轉效率可以達到70％，在過載功率輸出條件下運轉效率可以達到50～55％。高效率隨功率變化的范圍很寬，在低功率下運轉下率高，特別適合于汽車動力性能的要求。
c) 內燃機過載能力低，在過載運轉時容易"熄火"。
　　　燃料電池短時間的過載能力，可以達到額定功率的200％，非常適合汽車在加速和爬坡時動力性能的特征。
綜上幾點，燃料電池的節(jié)能遠遠超過內燃機，而且穩(wěn)定性和可靠性高于內燃機。
2) 排放達到零污染
　　內燃機排放廢氣中的有害氣體，對環(huán)境造成的污染是內燃機汽車的致命缺點，盡管采取了各種各樣的機內和機外的技術措施，只能是達到"低污染"的水平，由于內燃機汽車的數(shù)量龐大，即使是"低污染"也給地球環(huán)境帶來巨大影響。用氫氣作為燃料的燃料電池發(fā)動機主要生成物質為水，屬于"零污染"。用碳氫化合物作為燃料的燃料電池發(fā)動機主要生成物質為水、二氧化碳和一氧化碳等，屬于"超低污染"。出于對地球環(huán)境保護的要求和謀求新的能源，燃料電池發(fā)動機是比較理想的動力裝置，并有可能逐漸取代石油作為車輛的主要能源。
3) 車輛性能接近內燃機汽車
　　內燃機的比功率約為300W/kg，目前燃料電池本體的比功率為700 W/kg，功率密度1000W/L。如果包括燃料電池的重整器、凈化器和附屬裝置在內，比功率為300～350 W/kg，功率密度280W/L。在能量方面燃料電池與內燃機相接近，因此其動力性能可以達到內燃機汽車的水平。
4) 結構簡單、運行平穩(wěn)
a) 燃料電池發(fā)動機的能量轉換是在靜態(tài)下完成，結構件構造簡單。加工精度要求比內燃機低得多。特別是質子交換膜燃料電池能量轉換效率高，能夠在80℃得低溫條件下起動和運轉，對結構件的耐熱性能要求也不高。結構件大多數(shù)為板狀和管件，沒有運動零部件和各種摩擦副，沒有因零部件磨損引起的故障，維修、保養(yǎng)方便。
b) 燃料電池發(fā)動機由多個單體燃料電池串聯(lián)組成，可以配置成各種不同規(guī)格的系列燃料電池發(fā)動機組，可以裝配在不同用途和不同型號的車輛上。在車輛上可以根據(jù)車輛的軸荷分配車輛有效空間的利用等具體情況，靈活、機動地進行總布置。
c) 燃料電池發(fā)動機在運行過程中，噪聲小、振動小、散熱系統(tǒng)比內燃機簡單得多、熱管理系統(tǒng)也更加簡單；產出物不需要進行凈化和消聲處理，整個燃料電池系統(tǒng)容易實現(xiàn)自動化系統(tǒng)管理。
2、燃料電池的缺點
1) 燃料種類單一
　　目前，不論是液態(tài)氫、氣態(tài)氫、儲氫金屬儲存的氫，還有碳水化合物經過重整后轉換的氫是燃料電池的唯一燃料。氫氣的產生、儲存、保管、運輸(Tran Sport)和灌裝或重整，都比較復雜，對安全性要求很高。但燃料種類的單一性，可以建立標準化、統(tǒng)一的供給系統(tǒng)。
2) 要求高質量的密封
　　燃料電池的單體電池所能產生的電壓約為1V，不同種類的燃料電池的單體電池所能產生的電壓略有不同。通常將多個單體電池按使用電壓和電流的要求組合成為燃料電池發(fā)動機組，在組合時，單體電池間的電極連接時，必須要有嚴格的密封，因為密封不良的燃料電池，氫氣會泄漏到燃料電池的外面，降低了氫的利用率并嚴重影響燃料電池發(fā)動機的效率，還會引起氫氣燃燒事故。由于要求嚴格的密封，使得燃料電池發(fā)動機的制造工藝很復雜，并給使用和維護帶來很多困難。
3) 比功率還要進一步提高
　　內燃機的比功率約為300W/kg，以氫為燃料的燃料電池比功率約為300～350W/kg，功率密度為280W/L。甲醇經過重整產生的氫為燃料的燃料電池綜合功率密度（包括重整器質量）降低到220W/L。為了滿足FCEV動力性能的要求，需要進一步提高燃料電池發(fā)動機的比功率。
4) 造價太高
　　目前質子交換膜燃料電池是最有發(fā)展前途的燃料電池之一，但質子交換膜燃料電池需要用貴金屬鉑（Pt）作為催化劑，其使用量要求達到0.1～0.2mg/cm3，目前用量要求達到0.5mg/cm3，距離要求還較遠。而且鉑（Pt）在反應過程中受CO 的作用會"中毒"而失效。鉑（Pt）的使用和鉑（Pt）的失效使質子交換膜燃料電池的造價持高不下。
5) 需要配備輔助電池系統(tǒng)
　　燃料電池可以持續(xù)發(fā)電，但不能充電和回收FCEV再生制動的反饋能量。通常在FCEV上還要增加輔助電池，來儲存燃料電池富裕的電能和在FCEV減速時接受再生制動時的能量。