燃料电池：事实与数据

　　本书由国际知名的燃料电池专家编写而成，基于燃料电池领域的前沿成果，从材料、系统、性能、安全、寿命、成本等方面对燃料电池在移动式和固定式应用领域的发展现状进行了论述，并对相关示范、市场、法规和标准进行了综合介绍。书中数据丰富，涵盖了中国、欧洲、美国、韩国、日本等国家和地区在燃料电池领域取得的成果及应用现状。本书可供汽车、氢能、燃料电池及相关产业的研究人员参考使用，也可作为相关产业管理者及决策者的数据参考用书。

　　德特勒夫·施托尔滕（Detlef Stolten），德国于利希研究中心电化学过程工程研究所主任。Stolten教授主要从事SOFC和PEFC系统相关的研究，比如电化学、堆叠技术、过程处理、系统工程以及分析。赵英汝，厦门大学能源学院教授，能效工程研究所所长。主要研究围绕复杂能源系统的多尺度模拟和优化展开，侧重于对低碳技术和系统进行建模、分析与优化集成，综合系统能效、经济性和排放特性等因素对系统的整体性能进行评估，探寻能源体系的优化设计和运行方案。具体工作涉及能源互联网、智慧城市、区域能源规划、化工动力多联产、超临界二氧化碳布雷顿循环、燃料电池混合发电等工程应用研究。

第一篇交通运输领域：推进机理001
Ⅰ基准和标准的定义002
1纯电动汽车002
参考文献009
2乘用车循环工况010
2．1引言010
2．2用于乘用车型式认证的循环工况010
2．3研究项目中的循环工况011
2．4循环工况的特点011
2．5所选循环工况及其图示014
2．6结论017
参考文献018
3氢燃料的品质019
3．1引言019
3．2氢燃料020
3．3燃料品质的影响021
3．4燃料电池汽车的燃料品质021
3．5单电池测试021
3．6现场数据022
3．7燃料质量验证023
3．8结论024
参考文献025
4燃料消耗026
4．1引言026
4．2制氢026
4．3氢气包装027
4．4燃料电池汽车的氢耗028
4．5结论029
参考文献029
Ⅱ示范项目030
5燃料电池汽车的全球发展现状030
5．1引言030
5．2汽车制造商的近期动向031
5．3示范项目的关键数据和结果032
5．4燃料电池汽车的技术数据037
5．5结论047
参考文献048
6燃料电池汽车：中国051
6．1引言051
6．2国家研发战略（2011～2015年）051
6．3国家政策052
6．4已发布的技术标准053
6．5案例展示054
6．6商业化：以上汽汽车为例055
6．7结论056
参考文献056
7国家特定项目研究成果：韩国057
7．1引言057
7．2燃料电池汽车示范项目057
7．3结论061
8通用HydroGen4：基于雪佛兰Equinox的燃料电池汽车062
8．1引言062
8．2工艺065
8．3结论070
致谢071
参考文献071
9国家特定项目研究成果：美国072
9．1引言072
9．2燃料电池电动客车概述072
9．3SunLine先进技术燃料电池电动客车073
9．4海湾地区零排放项目075
9．5SunLine美国燃料电池客车078
9．6结论080
参考文献080
Ⅲ质子交换膜燃料电池081
10聚合物电解质081
10．1引言081
10．2膜的特性082
10．3结论087
参考文献087
11质子交换膜燃料电池的膜电极089
11．1引言089
11．2膜电极的基本组成089
11．3膜电极的性能、耐久性和成本指标091
11．4膜电极对外部因素的鲁棒性和敏感性094
11．5技术差距095
11．6结论095
参考文献096
12气体扩散层098
12．1引言098
12．2多孔基片099
12．3微孔层100
12．4气体扩散层的特性101
12．5结论102
参考文献103
13质子交换膜燃料电池双极板材料104
13．1引言104
13．2复合材料双极板105
13．3金属材料双极板106
参考文献108
14质子交换膜燃料电池单电池110
14．1引言110
14．2单电池的主要组件110
14．3单电池的装配112
14．4单电池的性能测试112
14．5结论114
参考文献114
Ⅳ氢115
15高压气态储氢系统115
15．1引言115
15．2储氢系统分析116
15．3储氢系统成本119
15．4结论119
参考文献120
16金属氢化物121
16．1作为储氢介质的金属氢化物121
16．2金属氢化物的分类123
16．3金属氢化物的性能128
参考文献131
17低温高压复合储氢133
17．1引言133
17．2热力学原理134
17．3系统设计及运行原则137
17．4验证与安全140
17．5结论141
参考文献142
18车载安全143
18．1引言143
18．2高压容器燃料系统143
18．3氢气燃料补给要求和安全145
18．4结论147
参考文献147
第二篇交通运输领域：辅助动力装置148
19辅助动力装置用燃料149
19．1引言149
19．2柴油149
19．3喷气燃料152
19．4其他燃料154
19．5结论158
参考文献158
20燃料电池辅助动力装置的应用要求/目标160
20．1引言160
20．2DOE技术目标161
参考文献163
21燃料电池的船舶应用164
21．1引言164
21．2可能用于船舶的燃料电池系统165
21．3燃料电池海洋应用项目166
21．4未来系统的发展目标167
21．5结论168
参考文献168
22辅助动力装置用燃料的重整技术169
22．1引言169
22．2指南169
参考文献181
23用于辅助动力装置的PEFC系统184
23．1引言184
23．2PEFC的重整操作184
23．3应用概念187
23．4系统设计188
23．5系统效率190
23．6系统测试190
23．7结论191
参考文献191
24高温聚合物电解质燃料电池193
24．1引言193
24．2单电池和电池堆的操作特性194
24．3系统层级198
参考文献203
25应用于辅助动力装置的固体氧化物燃料电池系统：单电池、电池堆和电池系统205
参考文献211
第三篇固定领域212
26美国固定式燃料电池系统的部署和容量趋势213
26．1燃料电池备用系统213
26．2燃料电池热电联产系统215
参考文献222
27特定国家报告：日本223
27．1引言223
27．2住宅燃料电池系统销售的开端223
27．3Ene-Farm市场的发展225
27．4Ene-Farm的技术发展225
27．5针对共管公寓的Ene-Farm销售情况226
27．6结论226
参考文献227
28备用电源系统228
28．1引言228
28．2应用及功率等级229
28．3优点229
28．4燃料选择230
28．5产品参数230
28．6经济性231
28．7结论231
参考文献232
29固定式燃料电池：住宅应用233
29．1引言233
29．2关键特征233
29．3技术性能235
29．4经济地位和市场地位238
29．5结论240
参考文献240
30固定式燃料电池用燃料243
30．1引言243
30．2天然气244
30．3沼气、填埋气和生物甲烷246
30．4（生物）乙醇248
30．5氢气249
参考文献250
31固体氧化物燃料电池：单电池、电池堆及电池系统252
31．1引言252
31．2电池结构与材料253
31．3电池设计255
31．4电池堆概念257
31．5固定应用系统258
31．6性能和耐久性参数259
参考文献264
第四篇物料处理266
32燃料电池叉车系统267
32．1引言267
32．2叉车分类267
32．3水平拣选叉车的载货分布268
32．4叉车的能源供应269
32．5系统设置与杂化270
32．6叉车不同推进系统的成本比较272
参考文献274
33燃料电池叉车在美国的部署276
33．1燃料电池供电的物料搬运设备276
参考文献282
第五篇燃料供应283
34质子交换膜水电解技术284
34．1引言284
34．2水电解与PEM水电解的文献分析285
34．3用于PEM水电解的电催化剂285
34．4PEM水电解阳极载体287
34．5用于PEM水电解的膜287
34．6PEM电解中的电堆和系统成本288
34．7PEM电解系统与其竞争技术的比较289
参考文献291
35电转气294
35．1引言294
35．2主要部件和工艺步骤295
35．3H2和CH4的运输与应用299
35．4试验工厂的发展现状300
35．5结论301
参考文献301
第六篇法规与标准304
36氢安全与RCS（法规、规范和标准）305
36．1引言305
36．2氢安全305
36．3国际氢法规、规范和标准（RCS）的制定308
36．4结论309
参考文献310
附表非法定计量单位和换算系数311