11、新能源汽车动力总成技术解析

新能源汽车动力总成技术解析

1. 燃料电池动力系统技术

1.1 燃料电池发展现状

目前，许多国家将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，燃料电池有望广泛应用于发电和汽车领域，取代传统发电机和内燃机。这种重要的新型发电方式能大幅减少空气污染，解决供电和电网调峰问题。2MW、4.5MW 和 11MW 的燃料电池发电设备已投入商业生产，部分发达国家也建成了各级别的燃料电池发电厂。在北美、日本和欧洲，燃料电池发电技术正迅速发展并进入工业规模应用阶段，有望成为 21 世纪继火电、水电和核电之后的第四代发电方式。

1.2 燃料电池汽车发展规模预测

根据市场需求和电动汽车的发展程度，预计到 2025 年，燃料电池汽车数量将达到 5 万辆，到 2030 年将达到 100 万辆；电池的比功率输出（kW/kg）将从 2020 年的 2.0 提高到 2030 年的 2.5。

1.3 燃料电池的工作原理

燃料电池是一种将物质化学反应（非燃烧）释放的能量转化为电能的化学电池。工作时需持续供应活性物质——燃料和氧化剂。其工作原理如下：
1. 阳极反应 ：氢气通过阳极集流板（双极板）经阳极气体扩散层引入阴极和阳极催化剂层。在阳极催化剂作用下，氢分子分解为带正电的氢离子和带负电的电子，完成阳极反应。
2. 电子流动与电能输出 ：氢离子穿过膜到达阴极，电子在外部电路形成电流，通过适当连接可向负载输出电能。
3. 阴极反应 ：氧气通过阴极集流板经阴极气体扩散层到达催化剂层。在阴极催化剂作用下，氧气与穿过膜