1. 研究目的与意义（文献综述）

选题背景及意义

随着全球能源危机和环境污染的日益加剧，当今世界越来越注重环境保护，对于那些高污染的行业已经不得不进行转型，传统汽车行业就是其中之一，为了响应经济发展与环境保护相结合，当代汽车行业必须朝新能源汽车方向发展，逐步摒弃靠传统燃料提供动力的汽车。近几年，国家发出了建设环境友好型、资源节约型社会，国家对于汽车排放要求越来越严格，对于新能源汽车的投入逐步加大，比如混动汽车，电动汽车逐步进入大家的视野，随着技术的不断成熟，电动车也逐步得到了大家的认可。燃料电池是一种把燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的装置。是继水力、火力、原子能发电方式之后的“第四种发电方式”。燃料电池有以下优点：（1）燃料电池是通过燃料与氧化剂的化学反应直接将化学能转变成电能，没有中间的能量转化环节，因而这种发电方式能量转化效率可高达50％。还可回收发电过程中产生的余热。若把产生的余热再用于发电或供暖、供水等，综合考虑效率能达到80％。（2）燃料电池发电过程，机械部件很少，噪声低；化学反应的排出物主要是水蒸气等洁净的气体，不会污染环境。在环境污染日趋严重的今天，燃料电池的这个优点尤其可贵。（3）燃料电池中所使用的燃料，既可是天然气、煤气和液化燃料，也可以是甲醇、沼气等。可根据不同地区的具体情况，选用不同的燃料用于燃料电池的发电系统，这可广开燃料来源途径，缓解能源紧张。近年来燃料电池得到了飞速发展，成为未来电动汽车的一个重要分类，逐步代替传统的消耗化石燃料提供动力的汽车。尽管燃料电池技术不是特别成熟，但是，如果能够仔细研究分析，充分利用其优点，燃料电池在汽车上的应用前景还是很广阔的。因此，一个合理的燃料电池系统对于汽车的正常运行是必不可少的。这需要对电池的性能，整车的动力性功能有很好的把握。

国内外研究现状

美国在 2006 年专门启动了国家燃料电池公共汽车计 划（national fuel cell city bus program， nfcbp），进行了广泛的车辆研发和示范工作， 2011 年美国燃料电池混合动力公共汽车实际道路示范运行单车寿命超过 1.1 万 h 。美国在燃料电池混合动力叉车方面也进行了大规模示范， 截至 2011 年， 全美大约有 3000 台燃料电池叉车， 寿命达到了1.25 万 h 的水平。 燃料电池叉车在室内空间使用， 具有噪音低、 零排放的优点。

欧洲的燃料电池客车示范计划，完成了第6框架计划（framework program， 2002—2006）和 第 7 框架计划（2007—2012）， 目的是突破燃料电池和氢能发展的一些关键性技术难点， 在 cute (clean urbantransport for europe, 欧 洲清洁都市交 通）及欧 盟其他相关项目支持下， 各个城市开展燃料电池公共汽车示范运行， 新的计划chic（clean hydrogen ineuropean cities, 欧洲清洁都市交通）开始实施， 包括阿姆斯特丹、 巴塞罗那、 汉堡、 伦敦、 卢森堡、 马德里、波尔图、 斯德哥尔摩、 斯图加特、 冰岛以及澳大利亚珀斯， 即澳大利亚step项目（sustainable transport energy program， 可持续交通能源计划）等， 欧洲在燃料电池汽车的可靠性和成本控制等方面取得了长足的进步。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容

本毕业设计主要对车用燃料电池系统进行设计。车用燃料电池系统包括燃料电池汽车氢气供应子系统、空气供应子系统、水热管理子系统、控制子系统和冷却系统等。此部分的主要研究内容包括：

1．根据燃料电池汽车的功率及各方面要求，设计50kw燃料电池电堆，包括流场结构以及整个电堆的结构设计；

2．根据车用燃料电池的工况特点，设计与燃料电池电堆相匹配的配气系统以及冷却系统等；

3．根据燃料电池汽车的动力性要求，对辅助电源进行设计与选型。

拟采用的技术方案

（1）查找并阅读相关文献资料，对车用燃料电池系统的物理结构及工作原理有深入的认识。

（2）根据燃料电池汽车的功率要求，设计燃料电池。

（3）综合考虑燃料电池的热物性参数，选择合适的冷却系统。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱高辉 . 质子交换膜燃料电池发动机冷却系统仿真与废热利用 [d]. 《武汉理工大学》, 2010.

[2] 李正秋，赵辉，路华鹏，窦国伟，蒋燕青.燃料电池汽车蓄能式喷水冷却系统方案研究[j].中外汽车设计与研发工程师大会, 2009.

[3] 秦孔建，高大威，卢青春，金振华. 燃料电池汽车混合动力系统构型研究[a]. 《汽车技术》, 2005(4):24-27.