车用氢燃料电池

译者序

前言

第1 章 通向绿色无碳车辆的可行之路 1

1.1 出行需求与初级能源 2

1.2 内燃机及其对空气质量的影响 9

1.3 气候变化和无碳燃料机遇 15

1.4 参考文献 24

第2 章 未来能源载体———氢气27

2.1 氢气制取27

2.1.1 热过程29

2.1.2 电解过程39

2.1.3 光解过程43

2.2 氢气配送 43

2.3 氢气存储46

2.3.1 高压缩气体储氢47

2.3.2 液态低温储氢48

2.3.3 固体材料储氢 49

2.4 参考文献52

第3 章 燃料电池在汽车上的应用59

3.1 电化学的基本概念59

3.2 质子交换膜燃料电池63

3.2.1 膜电极组件的电解质膜66

3.2.2 膜电极组件的电催化剂 70

3.2.3 膜电极组件的气体扩散层70

3.2.4 双极板71

3.3 质子交换膜燃料电池对操作条件的敏感性73

3.3.1 极化特性曲线73

3.3.2 操作参数对极化曲线的影响 78

3.4 质子交换膜燃料电池的耐久性80

3.5 参考文献82

第4 章 氢燃料电池系统设计86

4.1 氢燃料电池系统概述87

4.2 氢气供应子系统88

4.3 空气供应子系统90

4.4 热管理子系统 95

4.5 水/增湿管理子系统97

4.6 燃料电池系统集成: 效率、 动力和成本101

4.6.1 燃料电池系统效率103

4.6.2 燃料电池系统动力性104

4.6.3 燃料电池系统成本105

4.7 参考文献107

第5 章 混合动力电动汽车110

5.1 电动汽车概述110

5.2 道路车辆的电驱动112

5.2.1 直流电机112

5.2.2 交流电机115

5.2.3 控制与功率模块116

5.3 电化学蓄电池 118

5.3.1 电池的主要工作参数 119

5.3.2 不同类型电池的主要特性122

5.4 能量存储系统 128

5.4.1 飞轮128

5.4.2 超级电容器 129

5.5 混合驱动系统130

5.5.1 油电混合动力汽车131

5.5.2 太阳能汽车133

5.5.3 飞轮和超级电容器汽车133

5.5.4 燃料电池电动汽车134

5.6 参考文献 136

第6 章 案例研究 A: 轻型摩托车燃料电池动力系统 138

6.1 3.5kW 燃料电池动力系统138

6.2 系统效率计算142

6.3 燃料电池系统分析: 稳态下的能量损失143

6.4 燃料电池系统的动态性能146

6.5 循环工况下的动力系统性能154

6.5.1 循环工况下燃料电池动态特性155

6.5.2 循环工况下动力系统性能分析158

6.6 参考文献166

第7 章 案例研究 B: 乘用车燃料电池动力系统167

7.1 30kW 级燃料电池汽车动力系统 167

7.2 燃料电池系统特征描述: 运行参数影响 171

7.3 燃料电池系统动态性能177

7.3.1 负载变化条件下燃料电池系统的性能 178

7.3.2 预热阶段燃料电池系统的行为185

7.4 不同空气管理策略的影响189

7.5 R40 循环工况下的燃料电池动力系统测试200

7.6 参考文献204