中汽中心郝冬博士：全景解读燃料电池汽车测试技术

导读：燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，简称FCV）是一种使用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。这种电力主要来源于高纯度氢气或含氢燃料经重整后得到的高含氢重整气。燃料电池汽车的工作原理是将氢气输入车上的燃料电池中，与空气中的氧气发生化学反应，生成水并释放电能。这些电能再通过电动机转化为动力，驱动汽车行驶。

一、燃料电池汽车进入提速发展新阶段

资料来源：百谏方略（DIResaerch）研究整理，2024

资料来源：百谏方略（DIResaerch）研究整理，2024

中国燃料电池市场也呈现出强劲的增长势头，燃料电池系统出货量和装机量持续增长，2022年国内燃料电池系统出货量约为602.8MW，同比增长48.6%，预计2023年将进一步增长至675.5MW。根据中汽中心中国汽车战略与政策研究中心发布了《“万辆百站”燃料电池汽车示范大数据报告》显示，我国燃料电池示范车辆已突破1万辆，加氢站超过140座，累计氢气加注量1.6万吨，累计纯氢运行里程2.35亿公里，单车最高运营里程16.4万公里，减碳量达到13万吨，我国燃料电池汽车产业正逐步进入规模化提速发展新阶段。

海马汽车是中国最早开展氢燃料电池乘用车研发的整车企业之一，目前已研发出第四代可用于示范运营的氢燃料电池乘用车，车载储氢罐压力由35MPa提升到70MPa，电堆功率由30kW提升到100kW。

燃料电池汽车的应用场景不断拓展，从最初的新能源汽车逐步延伸到固定式电源、分布式发电、储能系统等多个领域。在中国，燃料电池汽车的研发和推广重点放在商用车上，尤其是中远途、中重型商用车领域的产业化应用。

随着技术的不断迭代与创新，燃料电池的能量转换效率、功率密度、循环寿命等性能指标将得到显著提升。同时，生产成本也将逐步降低，主要得益于关键材料如质子交换膜、催化剂等的国产化进程加速，以及生产工艺的改进和规模效应的显现。燃料电池的应用领域将进一步拓展，不仅在新能源汽车领域，还将在固定式电源、分布式发电等领域发挥重要作用。特别是在新能源汽车领域，燃料电池汽车凭借其长续航、低排放等优势，有望成为未来汽车市场的重要力量。

二、燃料电池汽车的关键技术

据介绍，燃料电池汽车的关键技术涉及燃料电池技术、储氢技术、系统集成技术、氢能基础设施技术、安全与可靠性技术、控制与优化技术以及材料与制造技术等多个方面。这些技术的不断发展和创新将推动燃料电池汽车行业的持续进步和商业化进程。推荐查看《Aspen Plus燃料电池系统建模与仿真》

（1）燃料电池技术

• 质子交换膜燃料电池（PEMFC）：目前燃料电池汽车中最常用的类型。PEMFC具有高功率密度、快速启动和低温操作等优点，适用于汽车应用。

• 电堆设计与制造：电堆是燃料电池系统的核心部件，其设计和制造直接影响燃料电池的性能、寿命和成本。关键技术包括电极材料、催化剂、质子交换膜、双极板等。

（2）储氢技术

储氢燃料电池汽车

• 高压气态储氢：目前较为成熟且广泛应用的储氢方式，通过高压将氢气压缩并存储在储氢罐中。可以查看《即将弯道超车的氢燃料电池车IV型高压储氢气瓶》

• 液态储氢：将氢气冷却至极低温度，使其液化并存储在绝热容器中。液态储氢具有较高的储氢密度，但技术复杂度和成本较高。

• 固态储氢：利用储氢材料吸附或吸收氢气进行储存，具有安全、高效等优点，但目前仍处于研发阶段。

（3）系统集成技术：

燃料电池系统集成：将燃料电池电堆、氢气供应系统、冷却系统、控制系统等部件进行集成，形成完整的燃料电池系统。点击查看《电池系统管理Matlab&Simulink&Comsol联合仿真入门》

整车集成：将燃料电池系统、电动机、电池组（辅助电源）、传动系统、车身等部件进行集成，形成燃料电池汽车整车。

（4）氢能基础设施技术：

加氢站建设：加氢站是燃料电池汽车的重要基础设施，其建设和运营直接影响燃料电池汽车的推广和应用。

氢气运输与储存：包括氢气的生产、纯化、压缩、运输和储存等环节，是保障燃料电池汽车氢源供应的关键。

（5）安全与可靠性技术：

氢气安全：包括氢气的泄漏检测、氢气系统的防爆设计、氢气浓度监控等，以确保燃料电池汽车在运行过程中的安全。

系统可靠性：通过冗余设计、故障诊断与容错控制等技术手段，提高燃料电池系统的可靠性和耐久性。

（6）控制与优化技术：

能量管理系统：对燃料电池系统、电动机、电池组等能源部件进行协调控制，以实现能量的最优分配和利用。

热管理技术：对燃料电池系统的温度进行精确控制，以保证燃料电池在最佳工作温度下运行。

（7）材料与制造技术：

关键材料研发：包括电极材料、质子交换膜、催化剂、双极板等关键材料的研发与优化。

先进制造技术：如精密加工、自动化装配、智能化生产线等，以提高燃料电池汽车的生产效率和产品质量。

三、全景解读燃料电池汽车测试技术

燃料电池汽车的测试评价是新能源汽车研发和生产过程中不可或缺的一环。通过科学的测试评价，可以验证燃料电池汽车的设计合理性、技术成熟度以及是否符合相关标准和法规要求，为产品的优化和改进提供依据，提高产品的市场竞争力。

自2024年8月22日20时起，机械工业出版社携手中国汽车技术研究中心有限公司燃料电池领域首席专家郝冬老师在仿真秀官网和APP公开分享《燃料电池汽车测试评价技术》系列直播课。具体安排如下：

【第五期】燃料电池发动机关键零部件测试评价技术（9月19日）

1、主讲嘉宾

2、本期直播内容

（5）燃料电池测试评价体系

3、如何报名观看

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来源：仿真秀App