氢燃料电池车的工作原理和优势详解

2021-11-02 16:44

氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置。氢燃料电池车的驱动力来自于车上的电动机就像纯电动车一样，因此氢燃料电池车可以理解为一辆“自带氢燃料发电机的电动车”。

氢燃料电池车主要由高压储气罐、氢燃料电池堆栈、燃料电池升压器、动力蓄电池组、驱动电动机和动力控制单元等组成。

氢燃料电池车工作原理

在燃料电池堆栈里，进行着氢与氧相结合的反应，其过程中存在电荷转移，从而产生电流。与此同时氢与氧化学反应后正好生成水。

燃料电池堆栈作为一个化学反应池，其最为关键的技术核心为“质子交换薄膜”。在这层薄膜的两侧紧贴着催化剂层，将氢气分解为带电离子状态，因为氢分子体积小，携带电子的氢可以透过薄膜的微小孔洞游离到对面去，但是在携带电子的氢穿越这层薄膜孔洞的过程中，电子被从分子上剥离，只留下带正电的氢质子通过薄膜到达另一端。

氢质子被吸引到薄膜另一侧的电极与氧分子结合。薄膜两侧的电极板将氢气拆分成氢离子正电和电子、将氧气拆分成氧原子以捕获电子变为氧离子（负电），电子在电极板之间形成电流，2个氢离子和1个氧离子结合成为水，水成为了该反应过程中的唯一“废料”。从本质来讲整个运行过程就是发电过程。随着氧化反应的进行，电子不断发生转移就形成了驱动汽车所需的电流。

氢燃料电池车的优势

1、节能环保性能优越

纵观氢燃料电池整个运行过程中，除了消耗氧气和空气之外，没有其他的能源消耗，没有加油也没有充电，节能性能毋庸置疑。同时，氢燃料电池堆栈在生产电能的过程中只产生水，因此其最大的优势就是真正的实现了“零排放”目标。

2、容易实现

燃氢发动机的实用化相对容易实现，传统内燃机结构只需稍加的改动就可以燃用氢气，而且可以充分利用全球现存的车用发动机生产线路和配套设施，因此是车用发动机氢能应用解决方案中最具经济性和使用最广泛的。此外，氢内燃机对氢燃料纯度的要求也没有燃料电池那么苛刻，并且在内燃机应用方面，传统的汽车厂商已经拥有了大量的经验。

3、燃料补充时间与燃油车相当

氢燃料电池车加注氢气的过程非常快速便捷，专用的加氢设备仅需3分钟即可充满氢原料，相对于纯电动车超长的充电等待时间而言，其优势是显而易见的。

4、性能叫板燃油车

奥迪A7Sportbackh-tronquattro作为一款氢燃料电池车，前后轴各配备了一台最大输出功率85Kw，最大扭矩270Nm的电动机，总功率达170Kw，更提供了高达540Nm的扭矩。该车0-100Km加速7.9秒，最高时速180Km/h，可与汽油车媲美。