@ 2015.09.12 , 16:00

燃料电池汽车的工作原理

燃料电池汽车( FCV) 是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车,可以减少对外国石油的依赖,降低有害气体的排放。燃料电池汽车使用氢气而非汽油,不会排放有害气体。这项技术的潜力非常巨大,但仍有一些技术挑战有待克服。

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1.电力控制单位 -- 管理电流。
2.电动机 -- 与内燃机相比驱动车辆更为安静、顺滑和高效,更少需要保养维护。
3.电池组 -- 让氢气与氧气产生化学反应产生电流。
4.高输出电池 -- 回吸引刹车产生的电力并对电动机提供补充电力。
5.氢气储存罐 -- 以极高的压力储存氢气。

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收益

更少的温室气体排放

汽油车和柴油车要排放温室气体,主要是二氧化碳,可以导致全球气候变化。而燃料电池汽车使用纯氢,排放出来的只有水和热量,不产生温室气体。

虽然工厂生产氢气也会产生温室气体,但相比之下,产生的温室气体量要远小于传统汽车的排放量。

减少石油依赖

因为使用氢气,可以减少对海内外石油、煤炭和天然气的依赖,而生产氢气只需一些可再生资源,如水、沼气和农业废弃物等。这将使国家减少对石油的依赖度,不易受多变的石油价格的冲击。

减少空气污染物

公路汽车对空气污染产生巨大的影响,而燃料电池汽车不产生烟雾和有害颗粒。如果氢气是从矿物燃料中提取的,也会产生一些污染,但远低于常规汽车尾气的污染。

挑战

目前可供选择的车型还不多,加氢站还不普遍,现在主要是在美国加州在进行推广。燃料电池汽车的推广任重道远。

车辆成本

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目前燃料电池汽车要比传统汽车和混合动力汽车更加昂贵,但价格已经在逐年下降,美国能源部到2017年的目标是30美元/千瓦。制造商应该不断降低成本,特别是燃料电池和氢储存的价格,以便与传统汽车更好地竞争。

加氢站

目前氢气生产、运输和加氢站的基础设施建设还非常薄弱,尚不足以支撑燃料电池汽车的大规模使用。

美国能源部与其他联邦机构联合学术机构、汽车制造商研究部署氢基础设施的解决方案。预计到2015年底,加利福尼亚将有50多个加氢站对外开放。

燃料电池的耐久性和可靠性

目前燃料电池系统没有内燃机耐用,特别是在某些极端温度和湿度下。目前燃料电池的耐久性只有商业化目标的一半。过去数年,燃料电池汽车的耐久性已经大幅度提高,从原来的3.2万公里上升到12万公里,但专家们认为必须要达到24万公里才能与传统汽车相竞争。

公共教育

必须让公众了解燃料电池的优点。正如任何新车上市时,消费者总是担心其安全性和可靠性。公共教育可以加快这一过程。

燃料电池的工作原理

燃料电池汽车普通使用聚合物电解质膜(PEM)燃料电池,也被称作质子交换膜电池,使用氢气和空气中的氧气产生发电。下图显示了电池的工作原理。

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燃料电池组

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大多数燃料电池产生的电压仅有1.16伏,远远达不到汽车的电力需求。因此必须将许多电池组装成电池堆栈。燃料电池产生的潜在电量取决于电池的性能与电池的数量。

即将上市的日系 Mirai 燃料电池汽车工作原理(中文字幕)

本文译自 fueleconomy,由译者 人一 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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