氫燃料汽車工作原理解析

隨著環(huán)保法規(guī)的升級(jí)，新能源車受到了各家車企的追捧，除了眼前的電動(dòng)車盡享風(fēng)光外，充滿未來(lái)感的氫燃料汽車也是部分車企攻關(guān)的重點(diǎn)。在氫燃料汽車全面到來(lái)之前，我們不妨對(duì)氫燃料汽車提前多些了解。

氫燃料汽車不管帶有多少黑科技，但終究是一臺(tái)“車"，所以除動(dòng)力系統(tǒng)外，與現(xiàn)在成熟度相對(duì)較高的電動(dòng)車沒(méi)太多實(shí)質(zhì)性差別，也就是說(shuō)氫燃料汽車的*之處是在于氫燃料電池，和與之相匹配的是氫燃料的儲(chǔ)存。我們就看看氫燃料電池是如何工作和氫燃料如何實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)運(yùn)的。

原理是氫氧結(jié)合生成水 真正實(shí)現(xiàn)*

目前質(zhì)子交換膜燃料電池是受眾廣的技術(shù)路線，因?yàn)槠湓诠ぷ鬟^(guò)程中不涉及氫氧燃燒，能量轉(zhuǎn)化率高、工作過(guò)程無(wú)污染、可模塊化發(fā)電，可靠性高、工作無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)。

質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理如下：

電池工作時(shí)，向氫電極供應(yīng)氫氣，同時(shí)向氧電極供應(yīng)氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過(guò)電解質(zhì)生成水。這時(shí)在氫電極上有多余的電子而帶負(fù)電，在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后，反應(yīng)過(guò)程就能連續(xù)進(jìn)行。

工作時(shí)向負(fù)極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負(fù)極上的催化劑的作用下分解成正氫離子和電子。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過(guò)程。

兩電極的反應(yīng)分別為：

總反應(yīng)為：

多種儲(chǔ)存方式 各有利弊

氫燃料以何種形態(tài)裝載汽車上是個(gè)大問(wèn)題，安全性能、能源密度等都是評(píng)價(jià)其性能的重要指標(biāo)。目前，氫燃料的儲(chǔ)存方法大體可以分為三種，即高壓儲(chǔ)氫法、液態(tài)儲(chǔ)氫法和固體儲(chǔ)氫法。

高壓儲(chǔ)氫法

高壓儲(chǔ)氫法，也稱為氣態(tài)儲(chǔ)氫法，是將氫氣加壓儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫容器內(nèi)，形式上和天然氣車CNG氣瓶類似。優(yōu)點(diǎn)是在三種儲(chǔ)氫方式中成本低，儲(chǔ)氫密度較大，缺點(diǎn)是安全性較低。

液態(tài)儲(chǔ)氫法

液態(tài)儲(chǔ)氫法是在20．28K（－252．77攝氏度）的超低溫下將氫氣液化，然后儲(chǔ)存在低溫容器內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)氫密度大，缺點(diǎn)是成本高，附屬系統(tǒng)龐大，故不適合做車載容器。

固體儲(chǔ)氫法

納米儲(chǔ)氫模型

固體儲(chǔ)氫法，是利用固體對(duì)氫氣的物理吸附或化學(xué)反應(yīng)等作用，將氫儲(chǔ)存于固體材料中。固態(tài)儲(chǔ)存一般可以做到安全、高效、高密度，是氣態(tài)儲(chǔ)存和液態(tài)儲(chǔ)存之后，有前途的研究發(fā)現(xiàn)。目前常見(jiàn)固體儲(chǔ)氫方式有合金儲(chǔ)氫、納米儲(chǔ)氫等。優(yōu)點(diǎn)是安全穩(wěn)定，缺點(diǎn)是成本過(guò)高。

目前，氫的制取、儲(chǔ)存和攜帶成本高、基建設(shè)施投資大等問(wèn)題困擾著氫燃料汽車的前進(jìn)之路，近來(lái)豐田、現(xiàn)代等車企發(fā)布了燃料電池汽車可以說(shuō)在新能源的路上取得了階段性進(jìn)步。不過(guò)，從大范圍來(lái)說(shuō)，燃料電池汽車還處于探索階段，要使其形成規(guī)模，還有許多技術(shù)難題需要解決。

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