氢能与燃料电池技术

本书遵循教育部教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

本书介绍了氢燃料电池技术发展史、国内外氢燃料电池技术关键材料、核心组件的研发与应用现状，以及氢燃料汽车及其动力总成的布置、设计和优化等，主要内容包括氢能、氢燃料电池、氢燃料电池核心组件及关键材料、氢燃料电池系统设计、氢燃料电池技术经济和环境效益、氢燃料电池汽车车身总布置设计及优化、氢燃料电池汽车动力总成设计方案、加氢站规划设计、氢燃料电池技术及氢燃料电池汽车发展动态。本书可作为高等院校新能源汽车工程专业、智能车辆工程专业、汽车服务工程专业等专业的教材，也可作为相关技术人员的参考读物。

高等院校教师

前言第1章氢能111氢能来源1111化石燃料制氢1112工业副产氢6113光解制氢10114电解水制氢12115生物制氢14116国内外研究进展1512氢能存储17121高压气态储氢17122液化储氢18123金属氢化物储氢19124复合储氢20125其他储氢技术2113氢能运输22131气态氢的运输23132液氢的运输23133氨作为载氢体24134液态有机载氢体作为载氢体2414氢能利用现状与发展前景25141国内氢能利用现状与发展前景25142国外氢能利用现状与发展前景3115氢能市场规模31151全球市场规模32152中国市场规模3316氢能发展战略34161国际氢能发展战略34162中国氢能战略38思考题42第2章氢燃料电池4321氢燃料电池发展史4322氢燃料电池基本原理4623氢燃料电池类型47231质子交换膜燃料电池47232固体氧化物燃料电池48233直接甲醇燃料电池49234磷酸燃料电池51235碱性燃料电池5224氢燃料电池利用现状与发展前景53241氢燃料电池利用现状53242氢燃料电池发展前景5525车用氢燃料电池系统55251燃料重整供应系统55252空气供应系统55253水管理系统56254热管理系统56255直流交流逆变系统56256控制系统56257安全系统56258水气管理系统56259热回收系统57思考题57第3章氢燃料电池核心组件及关键材料5831膜电极组件58311质子交换膜59312催化剂64313气体扩散层67314膜电极供应商7032双极板7233电极材料的改进74331pH值对反应的影响74332阳极氢氧化反应75333阴极氧还原反应77334新型催化剂设想79思考题80第4章氢燃料电池系统设计8141燃料电池系统概述8142电堆82421基本概念82422电堆组装82423电堆分类83424竞争格局83425技术趋势84426电堆供应商8443供氢系统87431直排流通模式87432死端模式87433再循环模式8944空气供应系统9545水管理系统9846热管理系统9947燃料电池系统集成效率、动力性及成本103471燃料电池系统效率103472燃料电池系统动力性104473燃料电池系统成本104思考题105第5章氢燃料电池技术经济和环境效益10651生命周期成本分析106511生命周期成本概述106512生命周期成本构成106513生命周期成本测算方法107514多角度氢燃料电池汽车生命周期成本模型10852全生命周期评价110521生命周期评价主要步骤110522生命周期评价软件112523燃料周期环境影响模型112524车辆周期环境影响模型11453问题和讨论115思考题117第6章氢燃料电池汽车车身总布置设计及优化11861燃料电池汽车车身总布置基本原则11862燃料电池汽车车身总布置设计方案119621整车总布置方案119622整车控制方案设计12163燃料电池汽车动力系统的设计12264燃料电池汽车动力系统部件的选择122641驱动电机的选择122642动力蓄电池的选择124643燃料电池的选择12565燃料电池汽车动力系统部件参数计算126651驱动电机参数的确定126652燃料电池参数的确定128653动力蓄电池参数的确定12866燃料电池汽车供氢系统的布置及设计129661燃料电池汽车供氢系统的布置方案129662车载制氢式供氢系统129663车载储氢式供氢系统13167供氢系统方案设计131671供氢系统的功能要求132672供氢系统的零部件方案设计132673供氢系统的气动系统设计方案13368燃料电池汽车总布置设计优化134681总布置方案对整车的影响134682燃料电池汽车整车总布置方案改进135思考题136第7章氢燃料电池汽车动力总成设计方案13771氢燃料电池汽车动力配置方案137711纯燃料电池驱动方案137712燃料电池+蓄电池驱动方案138713燃料电池+超级电容器驱动方案138714燃料电池+蓄电池+超级电容器驱动方案139715燃料电池+蓄电池+超高速飞轮驱动方案140716插电式动力配置方案14072动力系统参数匹配141721氢燃料电池汽车整车结构参数与主要性能指标142722驱动电机的选型及参数匹配142723氢燃料电池的选型及参数匹配143724动力蓄电池组的选型及参数匹配143725传动系统传动比的匹配14573氢燃料电池汽车动力总成仿真模型建立与分析147731仿真软件ADVISOR简介147732氢燃料电池汽车动力总成仿真模型的建立148733整车参数和仿真参数输入15274氢燃料电池汽车重点企业分析156741亿华通U156742潍柴动力157743宇通客车158思考题159第8章加氢站规划设计16081加氢站总体规划布局160811加氢站的工作原理160812加氢站的组成161813站域交通流线分析162814加氢站总平面布置类型164815建/构筑物设计167816加氢站安全管理措施16982加氢站内参数设计170821制氢系统170822压缩系统171823储氢系统172824加注系统172825控制系统17283加氢站气源设计173831加氢站气源设计的工作流程173832加氢站气源的可行性研究17484加氢站应急预案175841常见紧急事故应急预案175842自然灾害应急预案176843人为潜在危害和非法行为应急预案17885国内外加氢站建设现状179851国外加氢站建设现状179852国内加氢站建设现状18086国内加氢站案例分析183861长清服务区加氢站183862北京永丰加氢站186思考题191第9章氢燃料电池技术及氢燃料电池汽车发展动态19291世界氢燃料电池发展及运行192911美国氢燃料电池发展192912欧洲氢燃料电池发展193913日本氢燃料电池发展194914韩国氢燃料电池发展19592国内氢燃料电池发展及运行196921中国氢燃料电池相关政策196922中国氢燃料汽车的市场发展198923中国氢能产业发展规划199思考题199参考文献200