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氢燃料电池新能源汽车原理解析,氢燃料电池的优势
日期:2022-08-12   [复制链接]
责任编辑:sy_liangyiyi 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
燃料电池是一类能量转化装置,能够把燃料的电化学能转化为电能,因为其和电池显示,是电化学发电装置,所以称作燃料电池。采用氢气为燃料的燃料电池即为氢燃料电池。氢燃料电池能够理解为水电解成氢气以及氧气的逆反应。氢燃料电池的反应过程既清洁,又高效。氢燃料电池不受传统汽车发动机采用卡诺循环42%上下的热效率限制,效率能够达到超过六成。

氢燃料电池不像火箭,通过氢气以及氧气燃烧的剧烈反应产生动能,通过催化装置把氢气中的吉布斯自由能释放。吉布斯自由能是涉及熵以及焓等理论的电化学能。氢燃料电池的工作原理是,氢气通过电池的正极里面的催化剂(铂)分解成氢离子(也就是质子)以及电子。其中氢离子通过质子交换膜,到达负极以及氧气反应变成水以及热量,对应的电子从正极通过外电路流向负极产生电能。

氢燃料电池汽车,现在主要采用的是质子交换膜燃料电池技术。氢燃料电池汽车的系统组成通常涵盖燃料电池堆以及氢气储罐,还有汽车动力电池和燃料电池直流升压转换器,动力控制单元、动力电机。现在技术领先的燃料电池堆的功率密度在3.0kW/L,所以需要配合直流升压转换器以及汽车动力电池使用。进而让电压能够适配650伏的高压,驱动汽车动力电机。与此同时,和汽车动力电池需要电池管理系统BMS相似,燃料电池也需要精密的监控管理系统FCMS,通过放电状态快速调整反应有关的参数数值。为存储氢气,通常采用70Mpa高压液氢储罐。

现在有诸多汽车企业都推出了燃料电池的车型汽车,例如奔驰以及宝马,现代和本田、丰田。其中丰田汽车对于中低汽车里程的应用主要推出的是纯电动汽车,和中国的比亚迪以及宁德时代达成合作。丰田还致力于氢燃料电池汽车的研发,丰田氢燃料电池汽车车型Mirai的售价低至四十万量级。

丰田还推出了氢燃料电池大巴车。氢燃料电池汽车的优势是高效、清洁,但是许多问题尚待解决。

原标题:氢燃料电池新能源汽车原理解析,氢燃料电池的优势 
 
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来源:中国能源报
 
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