氢能与燃料电池技术

本书是“十四五”时期国 家重点出版物出版专项规划 项目。 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 。

前言 第1章 氢能 1.1 氢能来源 1.1.1 化石燃料制氢 1.1.2 工业副产氢 1.1.3 光解制氢 1.1.4 电解水制氢 1.1.5 生物制氢 1.1.6 国内外研究进展 1.2 氢能存储 1.2.1 高压气态储氢 1.2.2 液化储氢 1.2.3 金属氢化物储氢 1.2.4 复合储氢 1.2.5 其他储氢技术 1.3 氢能运输 1.3.1 气态氢的运输 1.3.2 液氢的运输 1.3.3 氨作为载氢体 1.3.4 液态有机载氢体作为载氢体 1.4 氢能利用现状与发展前景 1.4.1 国内氢能利用现状与发展前景 1.4.2 国外氢能利用现状与发展前景 1.5 氢能市场规模 1.5.1 全球市场规模 1.5.2 中国市场规模 1.6 氢能发展战略 1.6.1 国际氢能发展战略 1.6.2 中国氢能战略 思考题 第2章 氢燃料电池 2.1 氢燃料电池发展史 2.2 氢燃料电池基本原理 2.3 氢燃料电池类型 2.3.1 质子交换膜燃料电池 2.3.2 固体氧化物燃料电池 2.3.3 直接甲醇燃料电池 2.3.4 磷酸燃料电池 2.3.5 碱性燃料电池 2.4 氢燃料电池利用现状与发展前景 2.4.1 氢燃料电池利用现状 2.4.2 氢燃料电池发展前景 2.5 车用氢燃料电池系统 2.5.1 燃料重整供应系统 2.5.2 空气供应系统 2.5.3 水管理系统 2.5.4 热管理系统 2.5.5 直流-交流逆变系统 2.5.6 控制系统 2.5.7 安全系统 2.5.8 水气管理系统 2.5.9 热回收系统 思考题 第3章 氢燃料电池核心组件及关键材料 3.1 膜电极组件 3.1.1 质子交换膜 3.1.2 催化剂 3.1.3 气体扩散层 3.1.4 膜电极供应商 3.2 双极板 3.3 电极材料的改进 3.3.1 pH值对反应的影响 3.3.2 阳极氢氧化反应 3.3.3 阴极氧还原反应 3.3.4 新型催化剂设想 思考题 第4章 氢燃料电池系统设计 4.1 燃料电池系统概述 4.2 电堆 4.2.1 基木概念 4.2.2 电堆组装 4.2.3 电堆分类 4.2.4 竞争格局 4.2.5 技术趋势 4.2.6 电堆供应商 4.3 供氢系统 4.3.1 直排流通模式 4.3.2 死端模式 4.3.3 再循环模式 4.4 空气供应系统 4.5 水管理系统 4.6 热管理系统 4.7 燃料电池系统集成效率、动力性及成本 4.7.1 燃料电池系统效率 4.7.2 燃料电池系统动力性 4.7.3 燃料电池系统成本 思考题 第5章 氢燃料电池技术经济和环境效益 5.1 生命周期成本分析 5.1.1 生命周期成本概述 5.1.2 生命周期成本构成 5.1.3 生命周期成本测算方法 5.1.4 多角度氢燃料电池汽车生命周期成本模型 5.2 全生命周期评价 5.2.1 生命周期评价主要步骤 5.2.2 生命周期评价软件 5.2.3 燃料周期环境影响榄型 5.2.4 车辆周期环境影响模型 5.3 问题和讨论 思考题 第6章 氢燃料电池汽车车身总布置设计及优化 6.1 燃料电池汽车车身总布置基本原则 6.2 燃料电池汽车车身总布置设计方案 6.2.1 整车总布置方案 6.2.2 整车控制方案设计 6.3 燃料电池汽车动力系统的设计 6.4 燃料电池汽车动力系统部件的选择 6.4.1 驱动电机的选择 6.4.2 动力蓄电池的选择 6.4.3 燃料电池的选择 6.5 燃料电池汽车动力系统部件参数计算 6.5.1 驱动电机参数的确定 6.5.2 燃料电池参数的确定 6.5.3 动力蓄电池参数的确定 6.6 燃料电池汽车供氢系统的布置及设计 6.6.1 燃料电池汽车供氢系统的布置方案 6.6.2 车载制氢式供氢系统 6.6.3 车载储氢式供氢系统 6.7 供氢系统方案设计 6.7.1 供氢系统的功能要求 6.7.2 供氢系统的零部件方案设计 6.7.3 供氢系统的气动系统设计方案 6.8 燃料电池汽车总布置设计优化 6.8.1 总布置方案对整车的影响 6.8.2 燃料电池汽车整车总布置方案改进 思考题 第7章 氢燃料电池汽车动力总成设计方案 7.1 氢燃料电池汽车动力配置方案 7.1.1 纯燃料电池驱动方案 7.1.2 燃料电池+蓄电池驱动方案 7.1.3 燃料电池+超级电容器驱动方案 7.1.4 燃料电池+蓄电池+超级电容器驱动方案 7.1.5 燃料电池+蓄电池+超高速飞轮驱动方案 7.1.6 插电式动力配置方案 7.2 动力系统参数匹配 7.2.1 氢燃料电池汽车整车结构参数与主要性能指标 7.2.2 驱动电机的选型及参数匹配 7.2.3 氢燃料电池的选型及参数匹配 7.2.4 动力蓄电池组的选型及参数匹配 7.2.5 传动系统传动比的匹配 7.3 氢燃料电池汽车动力总成仿真模型建立与分析 7.3.1 仿真软件ADVISOR简介 7.3.2 氢燃料电池汽车动力总成仿真模型的建立