一本書讀懂車用氫燃料電池(彩色印刷)（簡體書）

《一本書讀懂車用氫燃料電池》對燃料電池相關技術人員、管理人員以及愛好者們所關心的車用氫燃料電池問題進行了精心匯集和分類，主要內容包括燃料電池的概述、車用氫燃料電池的主要部件、車用氫燃料電池的主要系統、車用氫燃料電池的制氫與加氫技術、車用氫燃料電池的應用。全書圖文並茂，採用通俗易懂的語言對車用氫燃料電池的118個問題進行了全面解答，通過對本書的閱讀，可以讓更多人更快、更好地掌握車用氫燃料電池的相關知識和技術。

★ 本書主要內容過包括燃料電池的概述、車用氫燃料電池的主要部件、車用氫燃料電池的主要系統、車用氫燃料電池的制氫與加氫技術、車用氫燃料電池的應用；★ 採用問答形式，書中關於車用氫燃料電池的問題共有118個，在目錄中一一列出，方便讀者查找；★ 以彩色圖片和概念框圖為主，既有基礎理論知識，又有實際應用，還有未來可能應用的技術及發展方向，幫助專業及非專業讀者更全面地了解車用氫燃料電池。

我國自2020年提出“雙碳”目標後，氫能發展進入快車道。我國目前已是全球最大的氫氣生產國。2022年3月23日，國家發改委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021～2035年）》，明確了氫的能源屬性。氫能是未來國家能源體系的組成部分，是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體，是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向，發展氫能與氫燃料電池也是能源交通行業低碳轉型的重要選擇之一。氫燃料電池主要應用場景就是氫燃料電池電動汽車。目前我國氫燃料電池電動汽車整體應用呈現快速擴展的態勢。據不完全統計，目前國內已經有21個省級、69個市級氫能規劃，省級規劃中，到2025年氫燃料電池電動汽車合計推廣11.1萬輛，加氫站超過1000座。
隨著氫燃料電池電動汽車的快速發展，需要了解車用氫燃料電池知識和技術的人也不斷增加，各大汽車企業都開展氫燃料電池電動汽車的開發，從事傳統汽車開發的技術人員和管理人員迫切需要了解車用氫燃料電池技術，各高校車輛工程和熱能與動力工程相關專業也將車用氫燃料電池納入教學中。
本書以問答的形式全面系統地介紹了關於車用氫燃料電池的118個問題，其中燃料電池的概述問題20個，車用氫燃料電池的主要部件問題37個，車用氫燃料電池的主要系統問題37個，車用氫燃料電池的制氫與加氫技術問題19個，車用氫燃料電池的應用問題5個。本書涉及的這些問題既有車用氫燃料電池的基礎知識，也有車用氫燃料電池的最新技術和未來發展方向，是一本非常實用的技術科普書。
由於筆者學識有限，書中不足之處在所難免，懇盼讀者給予指正。
希望本書的出版能對普及車用氫燃料電池知識，以及發展車用氫燃料電池起到積極的引導和促進作用。

編者

第1章　燃料電池的概述 001
1-1 什麼是燃料電池？ 001
1-2 燃料電池與蓄電池有什麼區別？ 002
1-3 燃料電池有哪些特點？ 002
1-4 燃料電池有哪些類型？ 004
1-5 質子交換膜燃料電池有哪些特點？ 006
1-6 堿性燃料電池有哪些特點？ 007
1-7 磷酸燃料電池有哪些特點？ 007
1-8 熔融碳酸鹽燃料電池有哪些特點？ 008
1-9 固體氧化物燃料電池有哪些特點？ 008
1-10 直接甲醇燃料電池有哪些特點？ 009
1-11 氫燃料電池的基本結構是怎樣的？ 010
1-12 氫燃料電池的工作原理是怎樣的？ 011
1-13 氫燃料電池有哪些技術性能指標？ 012
1-14 氫燃料電池主要有哪些應用？ 013
1-15 氫能的主要產業鏈是怎樣的？ 014
1-16 氫燃料電池的關鍵技術有哪些？ 014
1-17 我國氫燃料電池核心部件技術狀況如何？ 016
1-18 氫燃料電池技術競爭力主要表現在哪幾方面？ 017
1-19 氫燃料電池的發展現狀如何？ 018
1-20 氫燃料電池的未來發展趨勢如何？ 019

第2章　車用氫燃料電池的主要部件 021
2-1 什麼是質子交換膜？ 021
2-2 質子交換膜有哪些類型？ 021
2-3 質子交換膜有哪些特性？ 023
2-4 質子交換膜有什麼作用？ 023
2-5 質子交換膜有哪些要求？ 024
2-6 質子交換膜的性能指標有哪些？ 025
2-7 質子交換膜的改性方法主要有哪些？ 027
2-8 什麼是電催化劑？ 028
2-9 電催化劑主要有哪些類型？ 028
2-10 電催化劑有哪些作用？ 030
2-11 電催化劑有哪些要求？ 031
2-12 電催化劑的性能指標有哪些？ 032
2-13 什麼是氣體擴散層？ 033
2-14 氣體擴散層的材料主要有哪些？ 034
2-15 氣體擴散層有哪些作用？ 035
2-16 氣體擴散層對材料有哪些要求？ 036
2-17 氣體擴散層應具備哪些特徵？ 037
2-18 氣體擴散層的性能指標有哪些？ 038
2-19 什麼是膜電極？ 039
2-20 膜電極有哪些作用？ 039
2-21 燃料電池對膜電極有哪些要求？ 040
2-22 如何根據膜電極的制備工藝進行分類？ 041
2-23 什麼是有序化膜電極？ 043
2-24 膜電極的性能指標有哪些？ 044
2-25 什麼是極化曲線？ 045
2-26 膜電極活化的類型有哪些？ 046
2-27 膜電極衰退機理是怎樣產生的？ 047
2-28 什麼是雙極板？ 049
2-29 雙極板是怎樣工作的？ 050
2-30 雙極板的類型有哪些？ 051
2-31 雙極板有哪些作用？ 053
2-32 燃料電池對雙極板有哪些要求？ 054
2-33 雙極板的流場形式有哪些？ 054
2-34 雙極板流場設計要滿足哪些要求？ 058
2-35 雙極板流場設計要考慮哪些因素？ 058
2-36 如何制備雙極板？ 060
2-37 雙極板的性能指標有哪些？ 062

第3章　車用氫燃料電池的主要系統 064
3-1 什麼是氫燃料電池的單電池？ 064
3-2 單電池的測試平臺是怎樣的？ 066
3-3 什麼是燃料電池堆？ 068
3-4 燃料電池堆的組成是怎樣的？ 068
3-5 燃料電池堆有哪些設計要求？ 072
3-6 燃料電池堆的通用安全要求有哪些？ 073
3-7 燃料電池堆的通用安全措施有哪些？ 075
3-8 燃料電池堆性能衰減因素有哪些？ 076
3-9 不同運行工況下燃料電池堆壽命的衰減機理有哪些？ 076
3-10 不同水管理工況下燃料電池堆壽命的衰減機理有哪些？ 078
3-11 熱管理工況下燃料電池堆壽命的衰減機理有哪些？ 079
3-12 什麼是CO毒化？ 080
3-13 什麼是H2S毒化？ 080
3-14 電池組裝過程中燃料電池堆壽命的衰減機理有哪些？ 081
3-15 什麼是燃料電池發電系統？ 082
3-16 車用氫燃料電池發電系統的組成是怎樣的？ 084
3-17 氫氣供給系統的作用是什麼？ 086
3-18 氫氣噴射器的作用是什麼？ 089
3-19 氫氣引射器的作用是什麼？ 089
3-20 為什麼要進行氫氣循環？ 090
3-21 氫氣循環泵的作用及要求是什麼？ 091
3-22 空氣供給系統的作用是什麼？ 093
3-23 空氣濾清器的作用是什麼？ 093
3-24 空壓機的作用是什麼？ 094
3-25 中冷器的作用是什麼？ 096
3-26 背壓閥的作用是什麼？ 096
3-27 消聲器有哪些類型？ 097
3-28 增濕器的作用是什麼？ 098
3-29 熱管理系統的作用是什麼？ 098
3-30 水泵的作用是什麼？ 100
3-31 節溫器的作用是什麼？ 101
3-32 PTC加熱器的作用是什麼？ 101
3-33 去離子器的作用是什麼？ 102
3-34 散熱器的作用是什麼？ 103
3-35 什麼是電子控制系統？ 104
3-36 燃料電池傳感器主要有哪些？ 105
3-37 DC/DC轉換器的作用是什麼？ 106

第4章　車用氫燃料電池的制氫與加氫技術 108
4-1 氫氣的基本性質是怎樣的？ 108
4-2 燃料氫氣的技術指標有哪些？ 109
4-3 常用的制氫方式有哪些？ 110
4-4 什麼是電解水制氫？ 112
4-5 什麼是天然氣蒸汽重整制氫？ 116
4-6 什麼是甲醇轉化制氫？ 118
4-7 什麼是可再生能源制氫？ 119
4-8 氫氣的儲存方式有哪些？ 120
4-9 氫氣的輸送方式有哪些？ 123
4-10 什麼是車載儲氫系統？ 126
4-11 車載儲氫系統一般要求有哪些？ 128
4-12 儲氫容器和管路有哪些要求？ 128
4-13 儲氫罐有哪些類型？ 129
4-14 儲氫罐有哪些特點？ 131
4-15 儲氫罐在燃料電池電動汽車上如何布置？ 132
4-16 加氫站是如何分類的？ 133
4-17 加氫機組成是怎樣的？ 135
4-18 加氫口有哪些性能要求？ 136
4-19 加氫槍的結構是怎樣的？ 137

第5章　車用氫燃料電池的應用 139
5-1 燃料電池電動汽車的組成是怎樣的？ 139
5-2 燃料電池電動汽車的工作原理是怎樣的？ 140
5-3 燃料電池電動汽車的特點有哪些？ 141
5-4 燃料電池電動汽車的整車安全性有哪些？ 142
5-5 燃料電池電動汽車的系統安全性有哪些？ 144

參考文獻 146