燃料电池汽车
摘要：随着人类社会的发展，特别是英国完成工业革命后，人类对能源的需求也在不断地增加，然而不可再生能源在渐渐的减少，但是同时新能源的也随之诞生了，利于替代旧的能源的消耗，部分新能源必须具有环保性去大力发展，才能更好的为社会做奉献。
其中氢能作为一种新的能源被人类所发现且已经被运用在汽车上，并在不断的推广。
关键词：燃料电池汽车;发展现状;关键技术;优点;存在问题
一、燃料电池汽车的概念
燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。
其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能的。
燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆其最大特点是能量转换效率高，可达到60 ％以上；另外，它还具有燃料多样性、排气清洁、噪声低、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。
因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。
二、燃料电池汽车的发展现状
（1）国外燃料电池汽车的发展现状
长期以来，世界各国政府和主要汽车集团都高度重视燃料电池汽车的研究，投入大量的资金用于燃料电池汽车及氢能研发、试验考核和市场培训。
继在第六框架计划中拿出大量资金用于燃料电池汽车和氢能研究，2009年，欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划，计划从欧盟第七框架计划中拿出4.7亿欧元，持续资助燃料电池汽车及基础设施技术研发。
此外，日本、美国、加拿大、韩国、澳大利亚、巴西、法国和英国等国家政府积极支持燃料电池汽车和氢能研发。
经过长时间、持续稳步的支持，国外燃料电池汽车产品的可靠性、环境适应性(如低温启动性能)取得了重大突破，示范运行不断深入，并陆续推出用于租赁商业化示范的先进燃料电池汽车，燃料电池汽车进入技术与市场示范阶段。
产品成本控制与配套基础设施建设成为制约燃料电池汽车商业化推广主要因素。
（2）国内燃料电池汽车的发展现状
在国家“十五”“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下，我国燃料电池汽车技术研发取得重要进展，基本掌握了整车、动力
系统与关键零部件的核心技术;建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台；形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、储氢与供氢系统等关键零部件配套研发体系，具有百量级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力。
但是，受限于传统车辆开发技术水平、燃料电池发动机功率密度、动力系统可靠性、整车环境适应性等性能限制以及商业推广模式研究和基础设施建设滞后等因素，我国燃料电池汽车仍然处于技术验证与特定考核试验考核阶段。
三、燃料电池汽车的构造
燃料电池汽车整体上基本与普通内燃机汽车相同，主要不同之处为：用氢气储存器储存的氢气，或用甲醇、汽油等燃料经重整转换为氢气的氢气燃料系统，替代内燃机的汽油燃料系统或柴油燃料系统；用燃料电池产生的电力替代内燃机产生的机械传动系统。
四、燃料电池汽车开发中的关键技术
燃料电池电动汽车是汽车、电力拖动、功率电子、计算机、新能源及新材料等工程技术中最新成果的集成产物。
因此，燃料电池电动汽车的开发和产业化需要解决诸多关键技术，如：燃料电池、电动机控制、车身和底盘设计、电控动机、测试技术及系统优化等。
（1）驱动电机技术。
为了使车辆一次加够燃料(氢)后行驶更多里程，以及最大限度地利用氢能源以及尽可能减小车辆改装后的整备重量。
这就要求电力驱动系统有高的效率和功率重比。
当前驱动电机主要有感应电动机和永磁无刷电动机，特别是永磁无刷电动机具有较高的功率密度和效率、体积小、惯性低和响应快等优点，在电动汽车方面有着广阔地应用前景。
（2）车身和底盘设计技术。
在燃料电池汽车中，储氢罐一般放置于底盘的中部或后排座椅的下方空间，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。
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。
（3）电子控制技术。
与传统汽车相同，电子控制在燃料电池汽车的发展中也将起着越来越重要的作用。
汽车的各种操纵系统都会向着电子化和电动化的方向发展，实现“线操控”，即用导线代替机械传动机构，如：“导线制动”、“导线转向”等。
同时，燃料电池的特性有其自身的特点：1）电低压，电大流；2）输出电流会随温度的升高而升高，输出电
压会随输出电流的增大而下降；3）从开始输出电压、电流到逐渐进入稳定状态，停留在过渡带范围内的态反应时间较长。
（4）测试技术。
燃料电池发动机测试系统主要包括加载装置和数据采集处理系统两部分。
通过对数据采集处理软件的需求分析，得到了软件的功能要求；再将这些功能进行归纳和整理，得到了测试系统软件功能分解。
燃料电池发动机测试系统的功能要求比较复杂，采用面向对象程序设计方法按照人们正常的思维习惯建立问题域模型，软件设计自然地表现为问题域求解方法。
（5）整车系统优化技术。
燃料电池电动汽车的整车系统是一个涉及多学科技术的复杂系统，其性能受到多学科相关因素的影响。
因此，必须在充分考虑各影响因素的基础上，对整车系统进行优化，可以改进燃料电池电动汽车性能和降低整车的设计和制造成本。
在整体化设计过程中，强调质量的减轻是轻量化的车身只需要更轻的底盘组件，更小的动力总成，而一些组件的相互联系和组合，不但可以减少体积重量，甚至可以摒弃原先组件，进一步减小系统的质量。
五、燃料电池汽车的优点
与传统汽车相比，燃料电池汽车具有的优点：
（1）零排放或近似零排放。
（2）减少了机油泄漏带来的水污染。
（3）降低了温室气体的排放。
（4）提高了燃油经济性。
（5）提高了发动机燃烧效率。
（6）运行稳定、无噪音。
六、目前燃料电池汽车存在的问题
（1）固体高分子质子交换膜燃料电池还需要贵金属铂作为催化剂，它不仅价格昂贵，而且产量小。
目前世界铂金的年产量仅70 吨，按现在燃料电池的用量计算，仅够30 万辆左右的汽车使用。
因此，必须研究出铂金的代用材料，方有可能大量推广使用。
（2）氢气的来源、储存以及将燃料转为氢气的重整器问题尚未解决。
特别是重整器，它是一个小化工厂，要求体积小、重量轻、安全可靠，适宜车上安装，且价格便宜，其难度更大。
（3）防止CO 对燃料电池电极的毒化作用。
在氢燃料中即使有微量的CO、都会显著降
低催化活性，使电池性能急剧下降。
因此，必须严格控制CO 数量。
（4）燃料电池工作时水分的调节控制。
在工作中，水分过多或过少，都将大大影响燃料电池的性能。
因此，必须将水分严格控制在一定范围内。
（5）价格问题。
目前的燃料电池价格虽有大幅度的下降，但还是太高，目前大约要（500 美元/kW）以上，目标要求达到30～50 美元，才有可能与目前的内燃机竞争。
七、总结及感想
本文开始先解释了什么是燃料电池汽车，接着大致的讲述了近年了燃料电池汽车在国内外的发展现状，总的来说它在不断的发展的阶段，最后介绍了燃料电池汽车的构造、关键技术、优点以及目前燃料电池汽车存在的问题。
论文特别主要介绍了燃料电池汽车的关键技术，其中包括燃料电池、电动机控制、车身和底盘设计、电控动机、测试技术及系统优化等。
虽然燃料电池汽车存在一些问题，但是经过我们的研究和探讨，肯定会解决的，无可否认，一场氢能源技革命已经展开，我们坚信，一切会如人们预言那样：本世纪将是氢能的世纪，氢能时代一定会到来。
在写这篇论文的时候，开始不知道从何下手，通过在网上查找相关的论文和新闻，了解燃料电池汽车的大致的发展现状和构造原理等之后，在脑海里就有了大致的框架，再根据这些资料和自己的见解写了这篇论文，虽说万事开头难，但是也不要害怕，根据自己的理解起笔后，思路自然也就来了，问题也就迎刃而解了。
八、参考文献
[1] 赵会强，刘怀智，陈安红．电动汽车的再生制动研究．城市车辆，2006.4．
[2] 濮良贵，纪名刚．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2003.5．
[3] 陈长聘，王新华，陈立新．燃料电池车车载储氢系统的技术发展与应用现状．太阳能学报，2005．
[4] 蒋元力，林美淑，金东显．甲醇制氢的燃料电池技术及应用[M]．。