燃料电池汽车( FCV) 是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气。与通常的电动汽车比较, 其动力方面的不同在于FCV 用的电力来自车载燃料电池装置, 电动汽车所用的电力来自由电网充电的蓄电池。
工作原理
燃料电池是一种不燃烧燃料而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。
发电的基本原理是:电池的阳极( 燃料极) 输入氢气( 燃料) , 氢分子( H2) 在阳极催化剂作用下被离解成为氢离子( H+ ) 和电子( e-) , H+ 穿过燃料电池的电解质层向阴极(氧化极) 方向运动, e-因通不过电解质层而由一个外部电路流向阴极; 在电池阴极输入氧气( O2) , 氧气在阴极催化剂作用下离解成为氧原子( O) , 与通过外部电路流向阴极的e-和燃料穿过电解质的H+ 结合生成稳定结构的水( H2O) , 完成电化学反应放出热量。这种电化学反应与氢气在氧气中发生的剧烈燃烧反应是完全不同的, 只要阳极不断输入氢气, 阴极不断输入氧气, 电化学反应就会连续不断地进行下去, e-就会不断通过外部电路流动形成电流, 从而连续不断地向汽车提供电力。与传统的导电体切割磁力线的回转机械发电原理也完全不同, 这种电化学反应属于一种没有物体运动就获得电力的静态发电方式。因而, 燃料电池具有效率高、噪音低、无污染物排出等优点, 这确保了FCV 成为真正意义上的高效、清洁汽车。
燃料电池电动汽车的优点
（1）排放几乎为零
燃料电池采用的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水。它本身工作不产生CO和CO2 ，也没有硫和微粒排出，没有高温反应，也不产生NOx 。如果使用车载的甲醇重整催化器供给氢气，仅会产生微量的CO和较少的CO2 。
（2）能量转化效率高
燃料电池的能量转换效率可高达60%～80%，为内燃机的2～3倍。
（3）寿命长
燃料电池本身工作没有噪声，没有运动性，没有振动，其电极仅作为化学反应的场所和导电的通道，本身不参与化学反应，没有损耗，寿命长。
（4）燃料来源广泛
氢燃料来源广泛，可以从可再生能源获得，不依赖石油燃料。
燃料电池的种类繁多，通常可以依据其工作温度、燃料种类、电解质类型进行分类。按工作温度，燃料电池可分为高、中、低温型三类。工作温度从常温至100℃为低温燃料电池；工作温度100℃～300℃为中温燃料电池；工作温度在500℃以上为高温燃料电池。按燃料来源，燃料电池可分为两类，第一类是直接式燃料电池，即燃料直接使用氢气；第二类是间接式燃料电池，其燃料是通过某种方法把氢气（H2）、甲烷（CH4）、甲醇（CH3OH）或其他烃类化合物转变成氢或富含氢的混合气供给燃料电池。按电解质划分，燃料电池大致上可分为五类：①碱性燃料电池（AFC）。②磷酸型燃料电池（PAFC）。③固体氧化物燃料电池（SOFC）。④熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）。⑤质子交换膜燃料电池（PEMFC）。
燃料电池电动汽车的缺点
目前大部分氢燃料电池的综合能量转化率，远没有纯电动高，如果是可再生方法，效率一般较发电更低，相比纯电动是能源的浪费，会增加行驶成本。氢燃料电池车一个大问题便是如何加注氢气。即使在美国大力发展零碳排放汽车、支持加氢站建设的加利福尼亚州，情况也不容乐观。据报道，加州的燃料电池车车主经常抱怨加氢站无法工作或处于维修关闭状态，导致他们的用车困难。
在基础设施方面，加氢站较充电站更难推广，且成本更高，设施建设难度大。
底盘布置
燃料电池动力总成包括: 氢气罐总成、蓄电池总成、燃料电池堆总成、动力输出系统总成等。其中, 储氢罐一般放置于底盘的中部, 或后排座椅的下方空间(传统内燃机轿车的油箱位置) , 将氢气罐分散存储。除了燃料电池动力总成外, 对汽车制动总成、前后悬架总成及轮胎等方面也应作相应的调整和测试。特别是随着轮毂电机技术的发展, 使燃料电池汽车在电动机的放置有了新的选择, 增大了汽车内部空间。而各电动轮的驱动力也可直接控制, 提高恶劣路面条件下汽车的行使性能。底盘布置应把绝大多数的负载均匀分配在底盘的前后端, 降低车辆的总体重心, 使轿车具有良好的操控性能, 并改善车辆的整体安全性。
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《燃料电池电动汽车安全指南》
作者：戴海峰 裴冯来 郝冬 等
售价：￥99.80
上市时间：2020年10月
鉴于氢易燃易爆的特性及整车的电耦合使用环境，燃料电池电动汽车的安全问题比传统汽车及纯电动汽车的安全问题更为复杂。本书从设计、制造到应用不同环节，以及整车、系统、关键部件等不同层面展开，讨论燃料电池电动汽车的安全问题。本书介绍了燃料电池电动汽车的基本概念及其安全问题的特殊性、整车通用安全、车载氢系统安全性、燃料电池堆及燃料电池系统的安全性测评技术，以及与燃料电池电动汽车应用、操作、 维护及基础设施安全相关的内容，最后对燃料电池安全性进行了总结与展望。本书适合新能源汽车尤其是燃料电池电动汽车的研发人员、管理人员，以及相关专业的老师和学生阅读参考。
