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第四章-燃料电池电动汽车的基本组成和结构 ppt课件

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燃料电池电动汽车的基本组成和结构课件

燃料电池电动汽车的基本组成和结构课件

燃料电池电动汽 车的基本组成和 结构课件
目录
• 燃料电池电动汽车概述 • 燃料电池电动汽车的基本组成 • 燃料电池电动汽车的结构特点 • 燃料电池电动汽车的性能评价与
测试
01
燃料电池电动汽车概述
燃料电池电动汽车的定义
动力源
燃料电池电动汽车使用燃料电池 作为动力源，燃料电池通过氢气 和氧气的化学反应产生电能。
燃料电池的能量转换效率较高，能 够提供持续稳定的动力输出。
燃料电池电动汽车的发展现状
01
02
03
产业规模逐渐壮大
随着环保意识的提高和政 策的扶持，燃料电池电动 汽车产业规模不断扩大， 产业链逐渐完善。
技术不断突破
各大汽车厂商和科研机构 在燃料电池技术方面不断 取得突破，提高了燃料电 池的性能和降低成本。
供氢系统
氢气供应
• 供氢系统是燃料电池电动汽车的氢气供应部分，负责储存和提供燃料电池所需 的氢气。它通常由高压氢气罐、氢气调压阀、氢气输送管道等组成。
供氢系统
安全稳定供应
• 供氢系统需要确保氢气的安全稳定供应。高压氢气罐储存了大量的氢气，通过氢气调压阀调节压力 ，将氢气稳定地输送到燃料电池系统中。同时，供氢系统还需具备安全阀、泄漏检测等安全装置， 确保氢气的使用安全可靠。
实际案例分析与应用前景展望
实际案例分析
以某款燃料电池电动汽车为例，对其进行性能评价和 测试。首先，根据性能指标进行评价，包括续航里程 、燃料经济性和动力性能等。然后，在标准的测试条 件下进行试验，记录相关数据并进行分析，以验证性 能指标是否符合设计要求。
应用前景展望
随着环保意识的增强和新能源汽车政策的推动，燃料电 池电动汽车在未来具有广阔的应用前景。通过不断完善 燃料电池技术和提高车辆性能，燃料电池电动汽车有望 在续航里程、燃料经济性和动力性能等方面实现更大的 突破，满足消费者日益增长的出行需求。同时，政府、 企业和研究机构应加大投入，推动燃料电池电动汽车产 业链的协同发展，降低生产成本，提高车辆的普及率和 市场竞争力。
《燃料电池电动汽车》课件

《燃料电池电动汽车》课件

采用直流或交流电动机，根据车 辆需求选择合适的功率和转速范 围。
变速器
02
03
控制系统
根据车辆行驶需求，配备适当的 变速器以调节电动机的转速和转 矩。
对电动机进行精确控制，实现车 辆的加速、减速和制动等操作， 确保驾驶安全。
03
燃料电池电动汽车的关 键技术
燃料电池技术
燃料电池技术是燃料电池电动 汽车的核心技术，它能够将氢 气和氧气通过化学反应转换成
燃料电池电动汽车
目录
• 燃料电池电动汽车简介 • 燃料电池电动汽车的工作原理 • 燃料电池电动汽车的关键技术 • 燃料电池电动汽车的应用与市场前景 • 结论
01
燃料电池电动汽车简介
燃料电池电动汽车的定义与特点
定义
燃料电池电动汽车是一种使用燃料电 池作为动力源的电动汽车，通过燃料 电池发电来驱动车辆行驶。
电机与电控技术的进步可以提高燃料电池电动汽车的效率和性
03
能，降低噪音和振动，提高乘坐舒适性。
04
燃料电池电动汽车的应 用与市场前景
燃料电池电动汽车的应用领域
城市客车
燃料电池电动汽车适合在 城市公交系统中使用，提 供零排放的公共交通方式 。
出租车
燃料电池电动汽车也可用 于城市出租车服务，减少 对环境的污染。
特点
燃料电池电动汽车具有高效、环保、 长续航里程等优点，同时相比传统燃 油车减少了尾气排放和噪音污染。
燃料电池电动汽车的发展历程
早期探索阶段
20世纪60年代开始，人们开始探 索燃料电池技术应用于汽车领域 ，但由于技术限制和成本问题，
进展缓慢。
研发阶段
20世纪90年代开始，各大汽车制 造商开始加大燃料电池电动汽车的 研发力度，取得了一些重要突破。
新能源汽车第4章燃料电池电动汽车认知课件

新能源汽车第4章燃料电池电动汽车认知课件

2024/7/25
4.2.1 燃料电池发电系统
➢ 燃料电池发电系统是用燃料电池模块通过电化学过程 将反应物（燃料和氧化剂）的化学能转化为电能（直 流或交流电）和热能的系统，主要由燃料电池模块、 氢燃料供应与处理系统、氧化剂处理系统、增湿系统 、通风系统、水管理系统、热管理系统、功率调节系 统及自动控制系统等组成。
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4.2 燃料电池
➢ 燃料电池（FC）是一种化学电池，它直接把物质发生化学反 应时释放出的能量变换为电能，工作时需要连续地向其供给活 物质（起反应的物质）——燃料和氧化剂。由于它是把燃料通 过化学反应释放出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池
➢ 根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为质子交换膜燃 料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池 （PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃 料电池（SOFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）等。
➢ （5）低噪声。燃料电池属于静态能量转换装置，除了空气 压缩机和冷却系统以外无其他运动部件，因此与内燃机汽车 相比，运行过程中噪声和震动都较小。
➢ （6）设计方便灵活。燃料电池汽车可以按照X－By－Wire 的思路进行汽车设计，改变传统的汽车设计概念，可以在空 间和重量等问题上进行灵活的配置。
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力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十几倍。 ➢ （3）性能可靠，可用非贵金属作催化剂。 ➢ （4）是燃料电池中生产成本最低的一种电池。 ➢ （5）是技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航
天飞机提供动力和饮用水。用于交通工具，具有一定的发展和 应用前景。 ➢ （6）使用具有腐蚀性的液态电解质，具有一定的危险性和容 易造成环境污染。
4.2.1 燃料电池发电系统
第四章 燃料电池电动汽车

第四章 燃料电池电动汽车

图4-1 燃料电池电动汽车基本结构图
4.1.2 燃料电池汽车结构
知识点
燃料电池电动汽车的工作原理
• 高压储氢罐中的氢气和空气中的 氧气在汽车搭载的燃料电池中发 生氧化还原反应，产生出电能， 确定电机工作，驱动电机产生的 机械能经传动机构传给驱动轮， 驱动汽车行驶。
图4-1 燃料电池电动汽车基本结构图
料电池电动汽车和)吸附氢燃料电池电动 汽车。
4.1.3 燃料电池电动汽车分类
知识点
3. 按动力系统驱动形式分类 • 纯燃料电池驱动 (PFC)、 • 燃料电池与辅助蓄电池联合驱动 (FC+B) • 燃料电池与超级电容联合驱动 (FC+C) • 燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱
动 (FC+B+C)
知识点
1. 额定电压 2. 额定电流 3. 额定功率 4. 电流密度 5. 功率密度 6. 寿命 7. 效率 8. 成本
4.2.1 燃料电池性能指标
知识点
4.2.1 燃料电池特点
① 效率高 ② 噪声低 ③ 占地面积小、建造时间短 ④ 污染小 ⑤ 所用燃料广泛 ⑥ 用途广
Logo
4.2.3 燃料电池的分类
4.2.3 燃料电池的分类
知识点
• 熔融碳酸盐燃料电池工作原理
➢ 氧化剂中的O2和CO2在阴极与电子 进行氧化反应产生CO32-，电解质 板中的CO32-直接从阴极移动到阳 极，燃料气中的H2与CO32-在阳极 发生反应，生成了CO2、H2O和电 子。
4.1.3 燃料电池电动汽车分类
知识点
1. 按燃料特点分类 • 直接燃料电池电动汽车 • 重整燃料电池电动汽车 • 直接燃料电池电动汽车的燃料主要是氢
气； • 重整燃料电池电动汽车的燃料主要有汽
燃料电池电动汽车的基本组成和结构讲述课件

燃料电池电动汽车的基本组成和结构讲述课件

基础设施问题
加氢站等基础设施的建设目前还相对滞后，无法满足大规模推广燃料电池电动汽车的需求 。如何快速、有效地建设氢能供应基础设施是燃料电池电动汽车发展面临的又一挑战。
THANKS
感谢观看
市场前景
随着环保意识的增强和新能源汽车市 场的不断扩大，燃料电池电动汽车有 望在未来成为重要的交通出行方式。
燃料电池电动汽车的基本组
02
成
燃料电池系统
燃料电池堆
发生电化学反应产生电流的核心部件。
氧化剂供应系统
将氧气（通常来自空气）输送到燃料电池 堆的部件。
燃料供应系统
将氢气从储存装置输送到燃料电池堆的部 件。
面临的挑战
成本问题
目前，燃料电池的生产成本以及燃料电池电动汽车的售价都相对较高，限制了其大规模推 广。如何降低生产成本和售价是燃料电池电动汽车普及面临的重要挑战。
技术问题
虽然燃料电池技术已经取得了显著进步，但在性能、寿命和安全性等方面仍存在诸多挑战 。需要进一步提高燃料电池的性能和稳定性，以满足汽车行驶的需求。
燃料电池电动汽车的发展现状
技术进步
随着燃料电池技术的不断发展，燃料 电池电动汽车的性能和成本效益逐渐 提升，为大规模商业化应用奠定了基
础。
产业合作
汽车制造商、能源公司、科研机构等 多方合作，共同推动燃料电池电动汽
车技术的进步和应用拓展。
政府支持
各国政府纷纷出台政策扶持燃料电池 电动汽车产业发展，推动基础设施建 设和技术研发。
车身结构
轻量化设计
燃料电池电动汽车的车身结构通常采用轻量化材料，如 高强度钢、铝合金和碳纤维等，以降低整车质量，提高 能源利用效率。
空间布局
由于燃料电池系统的特殊性质，车身结构需要为燃料电 池堆、储氢罐等关键部件提供合适的空间和保护，确保 安全性和稳定性。
燃料电池电动汽车课件

燃料电池电动汽车课件


优点
③燃料多样化，优化了能源消耗结构。
燃料电池所使用的氢燃料来源广泛，自然界 中，氢能大量存储在水中，可采用水分解制 氢，也可以从可再生能源获得，可取自天然 气、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生 能源。燃料来源的多样化有利于能源供应安 全和利用现有的交通基础设施（如加油站 等）。燃料电池不依赖石油燃料，各种可再 生能源可以转化为氢能加以有效利用，减少 了对石油资源的依赖，优化了交通能源的构 成。
燃料电池技术虽已取得快速发展，但要使其装载使用达到规模，仍 有一些难题需要解决，例如氢的制取、储存及携带成本高、基础设 施建设投资大等。当前研究和开发工作的重点是降低成本和开发大 规模制造工艺。随着燃料电池的体积功率和质量功率的逐步提高， 生产成本的不断降低，制造材料和工艺的进一步改进和完善，以燃 料电池作动力的汽车将会得到广泛使用。
04
现实事例
丰田Mirai燃料电池汽车
本田Clarity Fuel Cell
丰田Mirai燃料电池汽车——整车
丰田Mirai燃料电池汽车——子系统
01
02
燃料电 储能 池堆 电池
03
04
05
高压储 氢气罐
驱动电机 和FC升压 变频电机
动力控 制装置
燃料电 池堆
丰田Mirai燃料电池汽车—子系统
储能 电池
为了提高效率，Mirai 后备箱中有一块镍氢储 能电池，用于吸收燃料 电池组输出剩余的电能 和车辆行驶过程中回收 的电能，供汽车急加速 或车载电池使用。
丰田Mirai燃料电池汽车—子系统
驱动 电机
动力控 制装置
FC升 压变频
器
TFCS系统中，燃料电池发出的电能 还需要经过升压变频器的升压才能 供给电动机使用，最大输出电压为 650V。
新能源之燃料电池汽车-PPT文档资料

新能源之燃料电池汽车-PPT文档资料

氢为燃料的燃料电池发动机系统
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理

以氢气为燃料的FCEV的总布置基本结构模型
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理

2. 辅助动力源

在FCEV上燃料电池发动机是主要电源，另外还配备 有辅助动力源。根据FCEV的设计方案不同，其所采 用的辅助动力源也有所不同，可以用蓄电池组、飞 轮储能器或超大容量电容器等共同组成双电源系统。
2.3 燃料电池电动汽车

2.3.1 燃料电池电动汽车的类型


2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
2.3.3 燃料电池电动汽车的特点
2.3.4 燃料电池电动汽车车型实例
2.3.1 燃料电池电动汽车的类型

1．纯燃料电池驱动的FCEV

纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽 车的所有功率负荷都由燃料电池承担。
2.3.1 燃料电池电动汽车的类型

4．燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动 (FC+B+C)的FCEV
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理

燃料电池电动汽车的动力系统主要由燃料电池发动 机、辅助动力源、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、 电动机和动力电控系统等组成。 1. 燃料电池发动机 在FCEV所采用的燃料电池发动机中，为保证 PEMFC组的正常工作，除以PEMFC组为核心外， 还装有氢气供给系统、氧气供给系统、气体加湿系 统、反应生成物的处理系统、冷却系统和电能转换 系统等。只有这些辅助系统匹配恰当和正常运转， 才能保证燃料电池发动机正常运转。


2.3.3 燃料电池电动汽车的特点
第四章 燃料电池电动汽车

第四章 燃料电池电动汽车

2.辅助动力源
二、燃料电池混合动力汽车动力系统
图4-22
混合驱动燃料电池汽车
二、燃料电池混合动力汽车动力系统
图4-23
混合驱动型燃料电池汽车的动力系统结构原理图
1.DC/DC转换器
2.辅助动力源
1)由于增加了比功率价格相对低廉得多的动力电池组，系统对
燃料电池的功率要求较单一燃料电池结构形式有很大的降低， 从而大大地降低了整车成本。 2)燃料电池可以在比较好的设定的工作条件下工作，工作时燃 料电池的效率较高。 3)系统对燃料电池的动态响应性能要求较低。 4)汽车的冷起动性能较好。
敏感度，高于燃料电池电极催化剂的敏感度，因而提高了对原
料氢的质量要求。 5)存在金属氢化物的机械强度、反复充放后的粉碎等问题。
(3)金属氢化物储氢 该方法首先使氢与金属形成金属氢化物， 加热后，金属氢化物分解脱氢而得氢气。
6)储氧化物的容器要能够耐高压，还要有足够的换热面积，能
够迅速地传递吸氢和放氢反应过程中释放或者需要的热量。
2)为满足汽车功率需求，能提供较高的电流密度。
3)具有良好的免维护性能。
4)耐振性和耐冲击性能好。
5)能够从低负荷到高负荷进行高效率运转。
6)可以放置在冰点以下环境中。
图4-12
内增湿型及外增湿型燃料电池发动机系统 a)内增湿型 b)外增湿型
1.直接供氢型
(1)高压氢气储存(图4-13) 用压缩机把氢气压缩灌入车上携带
二、燃料电池发电系统的组成和工作原理
图4-4
典型的燃料电池发电系统示意图
1.增压式燃料电池发电系统
图4-5
增压式燃料电池发电系统的组成
1.增压式燃料电池发电系统
图4-6 4种常见空气压缩机 a)罗茨式压缩机 b)罗宋式压缩机 c)离心式/放射式压缩机 d)轴流式压缩机
燃料电池电动汽车的基本组成和结构PPT文档共62页

燃料电池电动汽车的基本组成和结构PPT文档共62页

燃料电池电动汽车的基 本组成和结构
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 马 克思
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
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568.7
(按35MPa计算）
4.848
等效油耗（汽油L/100km)
18.3
加速车外噪声（dB(A)）
76.3
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19
汽车爬坡试验
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20
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21
Performances
Motor power： 24kW (60 kW)
FCE power： 30 kW
Battery ：
50AH
燃料电池的优势：
（1）效率高，燃料电池的化学反应不受卡诺循环的限制，
理论上能量效率可接近80％，实际效率已达50～70%。
（2）清洁无污染。
（3）效率随输出功率变化的特性好，燃料电池的效率在额
定功率附近可达60％，部分功率下运行时效率会高于额定功
率下的效率，可达约70%，过载功率下运行时效率略低于额
Max speed： 110 km/h
Grade ability ： > 20％
Acceleration： 15.9s
Range ：
220 km
Efficient： 0.98 kg/100km
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22
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23
二、燃料电池车结构
1、燃料电池车工作原理
制动 踏板
加速踏板
电动机驱动子系统
车辆控制器
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2、燃料电池控制策略
功能： 1）电动机的输出功率始终满足功率要求； 2）峰值电源的能级始终维持在最佳范围； 3）燃料电池系统运行在其最佳运行区。
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26
2、燃料电池控制策略
1）停顿模式
燃料电池系统和峰值电源都不向驱动系供 给功率，燃料电池系统可运行在空载状态。
2）制动模式
燃料电池系统运行在空载状态，而峰值电 源依据制动系统运行特性吸收再生制动能 量。
现Байду номын сангаас电动汽车技术
第四章
燃料电池车的基本组成和结构
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1
主要内容
概述 燃料电池车的结构 燃料电池车的关键问题
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2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
阳极： 阴极： 电池总反应：
H2 2H2e
H2 12O2 H2O 1 2O22H2eH2O
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6
质子交换膜燃料电池的反应原理
阳极反应生成的质子（H+）通过质子交换膜传导到达
阴极，阳极反应产生的电子通过外电路到达阴极。生成的
水以水蒸汽或冷凝水的形式由过剩的阴极反应气体从阴极
室排出。
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7
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
一、概述
2002 年1 月9 日， 美国能源部宣布新的汽车研究 项目，FreedomCAR项目，长期目标是实现高效、价廉、 无污染：研究先进、高效的燃料电池技术，用氢燃料作 动力，不产生任何污染。该项目继续对电动汽车进行专 项研究，但是重点是发展氢燃料电池电动汽车。
超过8000km 的道路行驶试验
2004年5月27日在 天安门广场展示
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整车造型与色彩设计
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18
整车性能指标
性能指标
试验结果
最高车速（km/h)
86.4
最大爬坡度（％）
18
0→50km/h加速时间(s)
30.90
一次加氢(40km/h匀速) 续驶里程(km)
氢消耗量（kg/100km)
电动机 控制器
电机
车轮 机械传动装置
车轮
燃料电 池系统
电子接 口设备
辅助电源
功率控制 单元
方向盘
峰值电源 能源子系统
温度控制单 元
辅助子系统
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1、燃料电池车工作原理
急剧加速状态下，对应于峰值功率指令，燃料电池 系统与峰值电源两者都向电动机驱动装置供给牵引 功率； 在制动状态下，电动机运行于发电机状态，将部分 制动能量变换为电能，并储存在峰值电源中； 当负载功率小于燃料电池系统的额度功率时，峰值 电源也能从燃料电池系统补充、恢复其能量。
定功率的效率，可达50～55％。燃料电池的效率随输出功率
变化的特性比内燃机更适合于汽车的实际运行。
（4）过载能力强，燃料电池的短时过载能力可达200％的额
定功率，更适合于汽车的加速、爬坡等工况。
（5）设计方便性
（6）低噪音
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8
ppt课件
9
燃料电池的不足： 1、压缩氢气存储空间问题。
2、存储的安全性及系统效率。
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27
2、燃料电池控制策略
3）牵引模式 A. 若电动机输入功率大于燃料电池系统的额定功率，则应用混
合牵引模式。燃料电池系统运行在其额定功率状态，而剩余 的功率的功率需求由峰值电源供应。 B. 若电动机输入功率小于燃料电池系统预设的最小功率，且峰 值电源需要充电，则燃料电池系统以额定功率运行，一部分 功率用于驱动系，另一部分功率用于峰值电源。弱峰值电源 不需要充电，则燃料电池系统运行于空载状态，由峰值电源 单独驱动车辆。 C. 若负载功率大于燃料电池锁预设的最小功率，并小于燃料电 池的额度功率，同时峰值电源不需要充电，则由燃料电池单 独驱动车辆。若峰值电源需要充电，则燃料电池系统以额度 功率运行，其一部分功率用于驱动车辆，另一部分功率用于 向峰值电源充电。
3、氢燃料的供给设施
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10
甲醇经过重整, 重整产物为氢气、碳氧化物。 甲醇在重整器中发生的反应如下：
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11
2、燃料电池车示例
燃料电池大客车
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12
Fuel Cell Bus of Daimler-Chrysler
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13
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14
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15
燃料电池城市客车设计参数
外形尺寸 (mm):11,0702,4903,420 满载总质量 (kg)：15,000 载客数（人）：50 最高车速 (km/h)：70 最大爬坡度：≥15% 加速性能 (050km/h)：30s 续驶里程 (km)：≥ 200 (40km/h匀速，储氢
瓶压力15MPa)
ppt课件
16
Chinese National FCB Demonstration
1、燃料电池介绍
燃料电池（Fuel Cell）是一种将持续供给的燃料和氧 化剂中的化学能连续不断的转化成电能的化学装置。
车用两种：质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池
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5
质子交换膜燃料电池单体主要由膜电极（阳 极、阴极）、质子交换膜和集流板组成。
其具体反应步骤为：经增湿后的H2和O2分别进入阳极 室和阴极室，经电极扩散层扩散到达催化层和质子交换 膜的界面，分别在催化剂作用下发生氧化和还原反应：