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洛杉矶车展丰田遭围攻:详解大众最新燃料电池技术

导读: 奥迪和大众品牌集体在新能源领域发力,一共拿来了三款氢燃料电池车。因为都是一个集团下的技术,所以三者用的氢燃料电池技术也是同宗同源,都采用了大众集团自主研发的第四代的100千瓦低温质子交换薄膜技术(PEM)的燃料电池堆栈。

  在与如火如荼的2014广州车展同期进行的2014洛杉矶车展之际,奥迪和大众品牌集体在新能源领域发力,一共拿来了三款氢燃料电池车——结构创新的插电式混合动力燃料电池汽车奥迪A7 Sportback h-tron quattro、高尔夫SportwagenHyMotion混合动力燃料电池汽车以及意外出现在展馆外面用来接送媒体的Passat HyMotion(跟高尔夫Sportwagen HyMotion驱动结构一模一样)。这明显是对丰田11月18日发布Mirai氢燃料电池车做出的赤裸裸的挑战啊!

  因为都是一个集团下的技术,所以三者用的氢燃料电池技术也是同宗同源,都采用了大众集团自主研发的第四代的100千瓦低温质子交换薄膜技术(PEM)的燃料电池堆栈。虽然目前还没有投放量产市场,但我们由此也能看到大众的燃料电池技术储备已经进入了第四代,并且第五代技术也已经在研发当中了。

  从亮相的三款车来看,大众其实已经准备好将燃料电池技术应用在能够大批量销售的畅销车型上,而不是像丰田Mirai那样是个孤立的大家都不认识的新车型。大众集团负责燃料电池研发的乌尔里希·哈根伯格博士称燃料电池最大的劲敌实际上是长续航的纯点动车,目前还没发确定究竟那种技术更适合大规模普及。

  对于新能源的技术路线选择以及车型平台的选择,折射出大众集团的最明显的意图,那就是将模块化平台的潜力发挥到极致,比如大众用了MQB平台和奥迪用了MLB平台。这样设计的终极目标是实现大众集团高层理想的超级柔性生产——同一辆车在同一个生产线上能够生产处汽油型、柴油型、天然气型、插电式混合动力型、纯电动型以及最新的燃料电池型号。

  燃料电池就叫电池呗,为什么后面还要跟一个“堆栈”呢?实际上大众的燃料电池是由300片相互独立的“电池”一个挨着一个组成的堆栈,类似多米诺骨牌一样排列。每一片都有一个独立的聚合物薄膜与两片的铂金催化剂板。在PEM燃料电池中,氢气被输往阳极,在那里裂解成质子和电子。质子通过薄膜结构与氧气产生化学反应结合成水蒸气,与此同时电子则被薄膜所隔离并通过阳极传到出去形成了电力,这便是燃料电池工作的基本原理。取决于能耗负载的不同,每一片电池都能产生0.6~0.8V的电压,整个电池堆栈就能一共输出约230~360V的电压。

  除了基本的结构之外,燃料电池堆栈还需要一个涡轮增压器来强制输送空气进入电池中、一个用来循环多余氢气以提高利用效率的风扇和一个冷却用的泵。这些组建都由电力驱动并且直接从燃料电池堆栈中取电。

  燃料电池组外部还有一个额外的冷却循环系统,用来冷却燃料电池。一个热交换器和一个自动调节的电加热器用来充当暖风系统。燃料电池工作温度在80摄氏度,对冷却系统要求比内燃机严格一些,但是能量利用效率却高达60%,是内燃机的两倍!冷启动性能也不错,可以保证在零下28摄氏度正常工作。

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