燃料电池及其在新能源客车中的应用摘要：随着新能源客车的发展，燃料电池车以其独特的优势被认为是新能源客车的终极发展目标。文章介绍了燃料电池的优缺点、分类、工作原理，阐述了不同种类燃料电池车的特点及燃料电池应用情况。关键词：燃料电池；新能源客车；发电装置；电动机；机械传动装置：A：U469：1009-2374（2015）18-0119-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.060燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池汽车的工作原理是：使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动电动机，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前后方向轴、后桥等行走机械结构，转动车轮驱动汽车。与传统汽车相比，燃料电池车优点突出，主要为零排放或近似零排放，燃料来源广泛，减少了机油泄露带来的水污染，降低了温室气体的排放，提高了燃油经济性，环境适应性强，提高了发动机燃料效率且运行平稳、无噪声，成为近年来研究的热点。1燃料电池的由来1939年英国WilliamRobertGrove进行水的电解实验，将水分解为氢气和氧气，由此想到其逆反应，使氢气和氧气反应就有可能产生电。为证实这一理论，他将两条白金带分别放入两个密封瓶中，一个瓶中装有氢气，一个瓶中装有氧气，当把这两个密封瓶放入稀释的硫酸溶液中时，电流开始在两个电极之间流动，瓶中生成了水。为提升电压，他将四组装置串联起来，这就是全世界公认的第一个燃料电池。2燃料电池的优缺点燃料电池具有非常独特的优点，主要表现在：能量转化效率高，可直接将化学能转化为电能；运行平稳、无噪声；零排放或近似零排放，减少了机油泄露带来的水污染，降低了温室气体的排放；提供的动力可随时启停，可通过控制燃料实现。虽然燃料电池有着独特的优势，但其自身也存在一些严重的不足：成本昂贵；燃料的存储困难，一般是使用氢气做燃料，氢气的体积能量密度较低，且具有一定的安全隐患，导致存储异常困难；对工作环境的要求高，对温度、环境的洁净度等也有较高要求。基于燃料电池以上的特点，燃料电池在新能源客车的批量应用还有很长一段路要走，只有从技术上解决这些瓶颈问题，燃料电池车才能得以批量推广。3燃料电池的分类燃料电池按电解质类型分为质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池等。3.1质子交换膜燃料电池质子交换膜一般是一种质子导体聚合电解膜，常见的是氟化磺酸基聚合物。质子交换膜燃料电池的聚合物膜厚度只有20～200μm，两边各自覆盖一层铂催化剂和多空的碳电极支撑材料。因为聚合物膜必须水合以保持足够的电导率，所以其工作温度必须限制在90℃以下。质子交换膜燃料电池在所有的燃料电池中功率密度最高，有利于在新能源客车上应用及推广；可以低温运行，便于新能源客车实现快速启停；另外固态的电解质不变化、不迁移、不气化，有效延长了电池的使用寿命；单体电池电压高，有利于进行整合用于装车。缺点主要是使用昂贵的铂催化剂，对CO和S比较敏感，微量的CO和S容易造成催化剂中毒。但因其显著的优势，目前已在新能源车上得以应用，并取得一定的运营效果。3.2固态氧化物燃料电池固态氧化物燃料电池使用固体陶瓷电解质，最常见的是氧化钇和氧化锆的混合物。固态氧化物燃料电池燃料选择非常灵活，使用非贵重金属催化剂，电解质简单易得，有相对较高的功率密度。但突出的缺点是工作温度较高，不易实现。3.3碱性燃料电池碱性燃料电池使用氢氧化钾水溶液电解质，根据其浓度不同，碱性燃料电池可以在60℃～220℃下工作。碱性燃料电池有望使用非贵重金属催化剂替代铂催化剂，材料成本低廉。但是需要使用高纯氢气和氧气做燃料和氧化剂，不断补充电解质，并需要及时排除阳极生成的水。3.4磷酸盐燃料电池磷酸盐燃料电池使用液态磷酸作为电解质，液态磷酸会不断挥发，所以要求在工作时需要不断加入磷酸。磷酸盐燃料电池技术较成熟，电解质成本低，可靠性较好。但需要使用昂贵的铂催化剂，对CO和S比较敏感，并需要不断补充电解质。3.5熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池的电解质...