燃料電池(chi)汽(qi)車(che)有哪些(xie) 什(shen)么是燃料電池(chi)汽(qi)車(che)

什么是燃料電池汽車

燃料電池汽車(FCV)是一種用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的汽車。車載燃料電池裝置所使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料經重整所得到的高含氫重整氣。與通常的電動汽車比較,其動力(li)方(fang)面的不同在(zai)于FCV用的電(dian)(dian)力來自車載燃(ran)料電(dian)(dian)池裝置,電(dian)(dian)動汽車所用的電(dian)(dian)力來自由(you)電(dian)(dian)網充電(dian)(dian)的蓄電(dian)(dian)池。因此,FCV的關鍵是燃料電池。

燃料電池是一種不燃燒燃料而直接以電化學反應方式將燃料的化學能轉變為電能的高效發電裝置。發電的基本原理是:電池的陽極(燃(ran)料(liao)極)輸(shu)入氫氣(燃料),氫分子(H2)在陽極催化劑(ji)作用下被(bei)離(li)解(jie)成為氫(qing)離(li)子(H+)和電子(e-),H+穿過(guo)燃料(liao)電池的電解質層向陰極(氧化極(ji))方向(xiang)運動,e-因通(tong)不過電解質(zhi)層而由(you)一個外部電路流向陰極;在電池陰極輸入氧氣(qi)(O2),氧(yang)氣在陰極催化劑作用下(xia)離解(jie)成(cheng)為氧(yang)原子(zi)(O),與(yu)通(tong)過(guo)外部電路流向(xiang)陰極(ji)的e-和(he)燃料穿(chuan)過(guo)電解質的(de)H+結合生成穩定結構的水(H2O),完成電化學反(fan)應放出熱量。這(zhe)種(zhong)電化學反(fan)應與(yu)氫氣(qi)在氧氣(qi)中發生(sheng)的劇烈(lie)燃燒(shao)反(fan)應是完全不同的,只要陽極(ji)不斷輸(shu)入(ru)氫氣,陰極不斷輸入氧氣,電化學反應(ying)就會(hui)連續不斷地(di)進行下去,e-就會不斷通過外部(bu)電(dian)(dian)路流動形成電(dian)(dian)流,從而連續(xu)不斷地向汽車提供電力。與傳(chuan)統的(de)導電體(ti)切割磁力線的(de)回轉機械(xie)發電原理也完(wan)全不同,這種(zhong)電化學反應(ying)屬(shu)于一(yi)種(zhong)沒有物(wu)體運(yun)動就(jiu)獲得電力的靜態發電方式。因而(er),燃料電池具(ju)有效率高(gao)、噪音低、無污(wu)染物排出等(deng)優點(dian),這(zhe)確保(bao)了(le)FCV成(cheng)為真(zhen)正意(yi)義上的高(gao)效、清潔汽車。

為滿足汽車的使用要求,車用燃料電池(chi)還必須具(ju)有高比能量(liang)、低工(gong)作溫度、起動(dong)快、無泄漏等特性,在眾多類型的燃(ran)料電池(chi)中,質子交換膜燃料(liao)電池(chi)(PEMFC)完(wan)全具備這些特性,所以FCV所使用的(de)燃料電池都是(shi)PEMFC。

燃(ran)料電池汽(qi)車工作原理

燃料電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)的(de)工作原理(li)是，作為燃料的(de)氫(qing)在汽(qi)車(che)搭載(zai)的(de)燃料電(dian)池(chi)中(zhong)(zhong)，與(yu)大氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)氧(yang)氣(qi)(qi)發生氧(yang)化(hua)還原化(hua)學(xue)反應，產生出電(dian)能來帶動(dong)電(dian)動(dong)機(ji)工作，由(you)電(dian)動(dong)機(ji)帶動(dong)汽(qi)車(che)中(zhong)(zhong)的(de)機(ji)械傳動(dong)結構(gou)，進(jin)而帶動(dong)汽(qi)車(che)的(de)前(qian)橋（或(huo)后(hou)橋）等行走機(ji)械結構(gou)工作，從而驅動(dong)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)前(qian)進(jin)。

7核心部(bu)件燃(ran)(ran)(ran)料電池(chi)。燃(ran)(ran)(ran)料電池(chi)的反應(ying)結(jie)果會(hui)產生(sheng)極少的二(er)氧化(hua)碳和(he)氮氧化(hua)物，副產品主要產生(sheng)水，因此被稱為(wei)綠(lv)色新型環(huan)保汽車。燃(ran)(ran)(ran)料電池(chi)汽車是電動(dong)汽車的一種，其核心部(bu)件燃(ran)(ran)(ran)料電池(chi)。通過氫(qing)氣和(he)氧氣的化(hua)學作用，而不是經過燃(ran)(ran)(ran)燒，直接變成電能動(dong)力。

燃(ran)(ran)料(liao)電池汽車的(de)(de)氫燃(ran)(ran)料(liao)能通過幾種途徑(jing)得到。有些車輛直(zhi)接攜帶(dai)著純(chun)氫燃(ran)(ran)料(liao)，另外一些車輛有可(ke)能裝有燃(ran)(ran)料(liao)重(zhong)整器，能將(jiang)烴類(lei)燃(ran)(ran)料(liao)轉化為富氫氣體。單個的(de)(de)燃(ran)(ran)料(liao)電池必須結合成燃(ran)(ran)料(liao)電池組，以便獲得必需(xu)的(de)(de)動力，滿足(zu)車輛使用的(de)(de)要求。

燃料電(dian)池(chi)汽車特點

與傳統汽車相比，燃料電池汽車與傳統的內燃機驅動汽車在構造及動力傳輸等方面的不同,為(wei)汽(qi)車的整體設計(ji)提出了新的要求。傳統內燃(ran)機汽(qi)車的發動機----變速(su)器動力(li)總成(cheng)在燃料(liao)電(dian)池汽(qi)車(che)中不復(fu)存(cun)在,取而代(dai)之(zhi)的是燃(ran)料電(dian)池反應(ying)堆、蓄(xu)電(dian)池、氫氣罐、電(dian)動機、DC/DC轉化器等設(she)備。而制動系統(tong)和(he)懸架也相(xiang)應變化。因此(ci),根據燃料電池汽(qi)車自身特點,在(zai)設(she)計時,應(ying)(ying)作相應(ying)(ying)的(de)變化和改進(jin)。燃料(liao)電池汽車具有以下優點：

1、零(ling)排放或近(jin)似零(ling)排放。

2、減少(shao)了機油泄漏帶(dai)來的水污染(ran)。

3、降低(di)了溫室氣體的排放。

4、提高了燃(ran)油經濟性。

5、提高了發(fa)動(dong)機(ji)燃燒效率。

6、運行平穩、無(wu)噪聲。

燃料電(dian)池汽車的特(te)點(dian)表現在以下(xia)方(fang)面：

燃料電池汽車底盤布置

燃料電池動力總成包括:氫氣罐總(zong)成(cheng)、蓄電池總(zong)成(cheng)、燃(ran)料(liao)電池堆總(zong)成(cheng)、動力輸(shu)出(chu)系統(tong)總(zong)成(cheng)等。其中,儲氫(qing)罐一般放置于底(di)盤(pan)的中部(bu),或后(hou)排座椅的下方(fang)空間(傳統內燃機轎(jiao)車的(de)油箱位置),將氫氣罐分散(san)存儲。除了燃(ran)料(liao)電池動力總成外,對(dui)汽車制(zhi)動總(zong)成、前后懸架總(zong)成及輪胎等方面也(ye)應(ying)作相應(ying)的調整和(he)測試。特別是隨著(zhu)輪轂(gu)電(dian)機技術的發展,使燃料電(dian)池(chi)汽車(che)在(zai)電(dian)動機的放置有了新的選(xuan)擇(ze),增(zeng)大了汽(qi)車內部空間。而(er)各電動輪的驅動力(li)也可(ke)直接控制,提高惡劣路面條件下汽車(che)的行使性能。底盤布置應把絕大多數的負載均(jun)勻分配在底盤的前后端,降低車輛的總(zong)體重心,使(shi)轎車具有良好(hao)的操控性能,并改善車輛的整體安全(quan)性。

燃料電池(chi)汽(qi)車管理系統

燃料電池汽車的動力系統一般由質子交換膜燃料電池、蓄電池、電機和系統控制設備組成。燃料電池所生成的電能經過DC/DC轉換器、DC/AC逆變(bian)器等的(de)變(bian)換,帶(dai)動電機的運轉,將電能轉變為機(ji)械(xie)能,為汽車提(ti)供動力。在一些(xie)關鍵部件(jian),如質子交(jiao)換(huan)膜燃料電(dian)池(chi)和(he)蓄電(dian)池(chi)等,其熱特性及傳熱性質(zhi)與傳統汽車(che)有著很大的不同,為燃(ran)料電池汽車的水(shui)、熱管理提出了新的目標(biao)和要(yao)求(qiu)。

燃料電池汽車電子控制

與傳統汽車相同,電子(zi)控(kong)制在燃料(liao)電池(chi)汽車(che)的(de)發(fa)(fa)展中(zhong)也將起(qi)著越(yue)來(lai)越(yue)重要的(de)作用。汽車(che)的(de)各種(zhong)操縱(zong)系統都會(hui)向(xiang)著電子(zi)化和電動化的(de)方向(xiang)發(fa)(fa)展,實現(xian)“線操控”,即(ji)用導線(xian)代替機械傳(chuan)動機構,如“導線(xian)制動”、“導線(xian)轉向”等;現有的12V動力電源已滿足不了汽車上所有(you)電氣(qi)系統的需要(yao),42V汽車電氣(qi)系(xi)統(tong)新標準的實施,將會使汽(qi)車電器零(ling)

部件的設計和結構發生重大的變革,機械式(shi)繼(ji)電器、熔絲(si)式(shi)保護電路也將隨之淘汰。同時,燃(ran)料電池的特性有其自身的特點(dian):

a.電壓低,電流大;

b.輸(shu)出(chu)電流(liu)會隨溫度的(de)升高(gao)而(er)升高(gao),輸出電壓會隨輸出電流的增大而下降;

c.從開始輸(shu)出電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流到逐漸(jian)進入穩定狀態,停留在過(guo)渡帶范圍內的動態(tai)反應(ying)時間較長。正是由于以上特(te)點,大多數電(dian)器和電(dian)機(ji)難以(yi)適應其電(dian)壓特性,所以必須和DC/DC變換器和DC/AC逆變器配合(he)使(shi)用,需(xu)要對燃料電池系統進行大量的功率調節(jie)以保證電壓的穩定。

(1)當燃料電池的輸出功率大于汽車(che)的需要(yao)時,多余(yu)的功率可對(dui)蓄電池進行充電,在動(dong)力系統起(qi)動(dong)時蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)可以給(gei)輔助系統提供電(dian)(dian)源;

(2)當燃料(liao)電池的(de)功(gong)率不能滿足汽車加速、爬坡(po)時,蓄電池可提供(gong)附加功率,配合燃料電池共同使(shi)用。

所以,車(che)輛可采用42V的(de)輔助電(dian)源獨立地為各種電(dian)子(zi)、電(dian)氣(qi)設備提供電(dian)能。由于(yu)燃料電(dian)池(chi)汽車較(jiao)之傳(chuan)統(tong)內燃機(ji)汽車在驅動方式上有(you)著本質的(de)區別,所以(yi)在底盤布置、水熱管理、電子控制等諸多(duo)方(fang)面的(de)設(she)計也(ye)有著很大的(de)不同。

燃料電池車是電動車的一種，其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學作用，而不是經過燃燒，直接變成電能的。燃料電池的化學反應過程不會產生有害產物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2～3倍，因此從能源的利用和環境保(bao)護方面(mian)，燃料電池(chi)汽車是一種理想的車輛。

燃料電池汽車有哪些

下面我們(men)就(jiu)來(lai)盤點哪些企業在做電池燃料車(che)。

1.金龍汽車產品：一代氫燃料電池城市客車

公司主營汽車產品及零配件，其大中型客車的市場占有率高。同時公司一直致力于新能源客車的研發，09年初，公司(si)研制的新一代氫燃料電池(chi)城市客車(che)在(zai)蘇州下線，此舉標志著國家“863計劃十一五攻(gong)關(guan)項目(mu)：節能與新能源汽(qi)車(che)”--氫燃料城市(shi)客車研(yan)發項目(mu)取得新突破。

2.上汽集團產品：榮威950插電式燃料電池車

在2015上(shang)海(hai)車展前(qian)，上(shang)汽(qi)集團與媒體(ti)進(jin)(jin)行(xing)(xing)了前(qian)瞻技術分享會，提(ti)前(qian)對(dui)即將在車展展示(shi)的兩款(kuan)“未來汽(qi)車”進(jin)(jin)行(xing)(xing)了預熱。除了造勢多時(shi)的智能汽(qi)車，上(shang)汽(qi)集團還(huan)拋出了另外(wai)一枚重磅炸彈——第四代榮威950插電(dian)式燃料電(dian)池車。該車可(ke)實現400多公里的續(xu)航里程，160公(gong)里(li)的最高時速。

3.現代汽車產品：ix35氫燃料電池車

現代汽車2014年2月(yue)份開始在韓(han)國(guo)投產ix35氫燃料電(dian)池(chi)(chi)車(che)，成(cheng)為全球首家推出量(liang)產(chan)版(ban)氫燃料電(dian)池(chi)(chi)車(che)的車(che)企，該車(che)型(xing)在歐洲等(deng)市場以ix35的名稱(cheng)進行銷售。

現代選擇ix35這(zhe)款車(che)(che)衍(yan)生出(chu)燃料電池車(che)(che)并量(liang)產(chan)，部(bu)分原因是因為該車(che)(che)的傳(chuan)統車(che)(che)型頗受歡迎(ying)。在燃料電池版ix35中(zhong)，工程師(shi)確保燃料電池(chi)堆、儲氫罐(guan)、電池(chi)和動力總成(cheng)的(de)關鍵(jian)系統不會(hui)對車輛的(de)可(ke)用性(xing)造成(cheng)影響。

車中采用了功率為100千(qian)瓦的燃料電(dian)池堆為(wei)一(yi)臺功(gong)率為(wei)100千瓦的(de)電動機(ji)提(ti)供能量，電機(ji)可提(ti)供的(de)峰值扭(niu)矩達到300牛米，約合221磅(bang)英尺，0-62英(ying)里/時加速時間為12.5秒，最高時(shi)速(su)可達100英里/時，其行駛里程則(ze)為369英里，約(yue)合594公里。儲氫罐中可存(cun)放5.6千克(ke)氫氣，也就是每千克(ke)氫燃料可(ke)支持汽車行駛106公里。經計(ji)算，一(yi)千克氫燃料(liao)約相當于3.7升汽油的能量含量，那么，該車的燃效約(yue)為28.6（106/3.7=28.6）千克/升。

4.豐田產品：豐田Mirai燃料電池車，FCV Plus概念車

Mirai燃料電池車

FCV Plus概念車

豐田作為油電混動領域的領導者此次帶來了采用氫燃料電池作為動力能源的車型。與其他清潔能源不同，用氫氣轉化為電能驅動的汽車尾氣近為對環境無害的水蒸氣。該車將在2014年(nian)底接(jie)受預定，并于2015年正式發售。

不同(tong)(tong)于特斯(si)拉旗下的電動(dong)車(che)，豐(feng)田該款汽車(che)采用的不是(shi)插電式充電，取而代之的是(shi)加氫(qing)的方(fang)式。液氫(qing)加入儲罐中，與空(kong)氣發生反應產生水的同(tong)(tong)時產生電能(neng)(neng)，電能(neng)(neng)被輸送給(gei)車(che)輛的電動(dong)機(ji)，從(cong)而驅動(dong)汽車(che)。

5.本田產品：本田Clarity氫燃料電池車

本田Clarity氫燃料電池轎車(che)日(ri)前在東京車(che)展上發(fa)布，該車(che)是現款FCX Clarity車(che)型的升級版(ban)。本田公司表示，該車(che)將(jiang)于2016年3月份在(zai)日(ri)本上市，同時(shi)也將在(zai)美(mei)國上市。美(mei)版將在(zai)今年的洛杉磯車展(zhan)上發布。

6.通用產品：雪佛蘭Equinox第四代氫燃料電池車

雪佛蘭Equinox的(de)燃料電池組由440塊串聯電(dian)池(chi)組成，電(dian)力輸出可達93千瓦(wa)，在車載73千瓦(100馬力(li))同(tong)步電動機的共同(tong)驅動下，0－100公里(li)/小(xiao)時的加速只要12秒，而這(zhe)款前(qian)驅車型的最高時速可(ke)達每小時160公里。