燃料電池汽車有哪些什么是燃料電池汽車

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(chǎn)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(jīng)重整所得到的高含氫重整氣。與通常的電動汽車比較,其動力方面的不同在于FCV用的電力來自車載燃料電池裝置,電動汽車所用的電力來自由電網(wǎng)充電的蓄電池。因此,FCV的關(guān)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(xué)反應(yīng)方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母咝Оl(fā)電裝置。發(fā)電的基本原理是:電池的陽極(燃料極)輸入氫氣(燃料),氫分子(H2)在陽極催化劑作用下被離解成為氫離子(H+)和電子(e-),H+穿過燃料電池的電解質(zhì)層向陰極(氧化極)方向運動,e-因通不過電解質(zhì)層而由一個外部電路流向陰極;在電池陰極輸入氧氣(O2),氧氣在陰極催化劑作用下離解成為氧原子(O),與通過外部電路流向陰極的e-和燃料穿過電解質(zhì)的H+結(jié)合生成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的水(H2O),完成電化學(xué)反應(yīng)放出熱量。這種電化學(xué)反應(yīng)與氫氣在氧氣中發(fā)生的劇烈燃燒反應(yīng)是完全不同的,只要陽極不斷輸入氫氣,陰極不斷輸入氧氣,電化學(xué)反應(yīng)就會連續(xù)不斷地進行下去,e-就會不斷通過外部電路流動形成電流,從而連續(xù)不斷地向汽車提供電力。與傳統(tǒng)的導(dǎo)電體切割磁力線的回轉(zhuǎn)機械發(fā)電原理也完全不同,這種電化學(xué)反應(yīng)屬于一種沒有物體運動就獲得電力的靜態(tài)發(fā)電方式。因而,燃料電池具有效率高、噪音低、無污染物排出等優(yōu)點,這確保了FCV成為真正意義上的高效、清潔汽車。

為滿足汽車的使用要求,車用燃料電池還必須具有高比能量、低工作溫度、起動快、無泄漏等特性,在眾多類型的燃料電池中,質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)完全具備這些特性,所以FCV所使用的燃料電池都是PEMFC。

燃料電池汽車工作原理

燃料電池汽車的工作原理是，作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧氣發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生出電能來帶動電動機工作，由電動機帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而帶動汽車的前橋（或后橋）等行走機械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動電動汽車前進。

7核心部件燃料電池。燃料電池的反應(yīng)結(jié)果會產(chǎn)生極少的二氧化碳和氮氧化物，副產(chǎn)品主要產(chǎn)生水，因此被稱為綠色新型環(huán)保汽車。燃料電池汽車是電動汽車的一種，其核心部件燃料電池。通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能動力。

燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求。

燃料電池汽車特點

與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機驅(qū)動汽車在構(gòu)造及動力傳輸?shù)确矫娴牟煌?為汽車的整體設(shè)計提出了新的要求。傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的發(fā)動機----變速器動力總成在燃料電池汽車中不復(fù)存在,取而代之的是燃料電池反應(yīng)堆、蓄電池、氫氣罐、電動機、DC/DC轉(zhuǎn)化器等設(shè)備。而制動系統(tǒng)和懸架也相應(yīng)變化。因此,根據(jù)燃料電池汽車自身特點,在設(shè)計時,應(yīng)作相應(yīng)的變化和改進。燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：

1、零排放或近似零排放。

2、減少了機油泄漏帶來的水污染。

3、降低了溫室氣體的排放。

4、提高了燃油經(jīng)濟性。

5、提高了發(fā)動機燃燒效率。

6、運行平穩(wěn)、無噪聲。

燃料電池汽車的特點表現(xiàn)在以下方面：

燃料電池汽車底盤布置

燃料電池動力總成包括:氫氣罐總成、蓄電池總成、燃料電池堆總成、動力輸出系統(tǒng)總成等。其中,儲氫罐一般放置于底盤的中部,或后排座椅的下方空間(傳統(tǒng)內(nèi)燃機轎車的油箱位置),將氫氣罐分散存儲。除了燃料電池動力總成外,對汽車制動總成、前后懸架總成及輪胎等方面也應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整和測試。特別是隨著輪轂電機技術(shù)的發(fā)展,使燃料電池汽車在電動機的放置有了新的選擇,增大了汽車內(nèi)部空間。而各電動輪的驅(qū)動力也可直接控制,提高惡劣路面條件下汽車的行使性能。底盤布置應(yīng)把絕大多數(shù)的負載均勻分配在底盤的前后端,降低車輛的總體重心,使轎車具有良好的操控性能,并改善車輛的整體安全性。

燃料電池汽車管理系統(tǒng)

燃料電池汽車的動力系統(tǒng)一般由質(zhì)子交換膜燃料電池、蓄電池、電機和系統(tǒng)控制設(shè)備組成。燃料電池所生成的電能經(jīng)過DC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/AC逆變器等的變換,帶動電機的運轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,為汽車提供動力。在一些關(guān)鍵部件,如質(zhì)子交換膜燃料電池和蓄電池等,其熱特性及傳熱性質(zhì)與傳統(tǒng)汽車有著很大的不同,為燃料電池汽車的水、熱管理提出了新的目標和要求。

燃料電池汽車電子控制

與傳統(tǒng)汽車相同,電子控制在燃料電池汽車的發(fā)展中也將起著越來越重要的作用。汽車的各種操縱系統(tǒng)都會向著電子化和電動化的方向發(fā)展,實現(xiàn)“線操控”,即用導(dǎo)線代替機械傳動機構(gòu),如“導(dǎo)線制動”、“導(dǎo)線轉(zhuǎn)向”等;現(xiàn)有的12V動力電源已滿足不了汽車上所有電氣系統(tǒng)的需要,42V汽車電氣系統(tǒng)新標準的實施,將會使汽車電器零

部件的設(shè)計和結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的變革,機械式繼電器、熔絲式保護電路也將隨之淘汰。同時,燃料電池的特性有其自身的特點:

a.電壓低,電流大;

b.輸出電流會隨溫度的升高而升高,輸出電壓會隨輸出電流的增大而下降;

c.從開始輸出電壓、電流到逐漸進入穩(wěn)定狀態(tài),停留在過渡帶范圍內(nèi)的動態(tài)反應(yīng)時間較長。正是由于以上特點,大多數(shù)電器和電機難以適應(yīng)其電壓特性,所以必須和DC/DC變換器和DC/AC逆變器配合使用,需要對燃料電池系統(tǒng)進行大量的功率調(diào)節(jié)以保證電壓的穩(wěn)定。

(1)當(dāng)燃料電池的輸出功率大于汽車的需要時,多余的功率可對蓄電池進行充電,在動力系統(tǒng)起動時蓄電池可以給輔助系統(tǒng)提供電源;

(2)當(dāng)燃料電池的功率不能滿足汽車加速、爬坡時,蓄電池可提供附加功率,配合燃料電池共同使用。

所以,車輛可采用42V的輔助電源獨立地為各種電子、電氣設(shè)備提供電能。由于燃料電池汽車較之傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車在驅(qū)動方式上有著本質(zhì)的區(qū)別,所以在底盤布置、水熱管理、電子控制等諸多方面的設(shè)計也有著很大的不同。

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(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。

燃料電池汽車有哪些

下面我們就來盤點哪些企業(yè)在做電池燃料車。

1.金龍汽車產(chǎn)品：一代氫燃料電池城市客車

公司主營汽車產(chǎn)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(fā)，09年初，公司研制的新一代氫燃料電池城市客車在蘇州下線，此舉標志著國家“863計劃十一五攻關(guān)項目：節(jié)能與新能源汽車”--氫燃料城市客車研發(fā)項目取得新突破。

2.上汽集團產(chǎn)品：榮威950插電式燃料電池車

在2015上海車展前，上汽集團與媒體進行了前瞻技術(shù)分享會，提前對即將在車展展示的兩款“未來汽車”進行了預(yù)熱。除了造勢多時的智能汽車，上汽集團還拋出了另外一枚重磅炸彈——第四代榮威950插電式燃料電池車。該車可實現(xiàn)400多公里的續(xù)航里程，160公里的最高時速。

3.現(xiàn)代汽車產(chǎn)品：ix35氫燃料電池車

現(xiàn)代汽車2014年2月份開始在韓國投產(chǎn)ix35氫燃料電池車，成為全球首家推出量產(chǎn)版氫燃料電池車的車企，該車型在歐洲等市場以ix35的名稱進行銷售。

現(xiàn)代選擇ix35這款車衍生出燃料電池車并量產(chǎn)，部分原因是因為該車的傳統(tǒng)車型頗受歡迎。在燃料電池版ix35中，工程師確保燃料電池堆、儲氫罐、電池和動力總成的關(guān)鍵系統(tǒng)不會對車輛的可用性造成影響。

車中采用了功率為100千瓦的燃料電池堆為一臺功率為100千瓦的電動機提供能量，電機可提供的峰值扭矩達到300牛米，約合221磅英尺，0-62英里/時加速時間為12.5秒，最高時速可達100英里/時，其行駛里程則為369英里，約合594公里。儲氫罐中可存放5.6千克氫氣，也就是每千克氫燃料可支持汽車行駛106公里。經(jīng)計算，一千克氫燃料約相當(dāng)于3.7升汽油的能量含量，那么，該車的燃效約為28.6（106/3.7=28.6）千克/升。

4.豐田產(chǎn)品：豐田Mirai燃料電池車，F(xiàn)CVPlus概念車

Mirai燃料電池車

FCVPlus概念車

豐田作為油電混動領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)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(zhuǎn)化為電能驅(qū)動的汽車尾氣近為對環(huán)境無害的水蒸氣。該車將在2014年底接受預(yù)定，并于2015年正式發(fā)售。

不同于特斯拉旗下的電動車，豐田該款汽車采用的不是插電式充電，取而代之的是加氫的方式。液氫加入儲罐中，與空氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生水的同時產(chǎn)生電能，電能被輸送給車輛的電動機，從而驅(qū)動汽車。

5.本田產(chǎn)品：本田Clarity氫燃料電池車

本田Clarity氫燃料電池轎車日前在東京車展上發(fā)布，該車是現(xiàn)款FCXClarity車型的升級版。本田公司表示，該車將于2016年3月份在日本上市，同時也將在美國上市。美版將在今年的洛杉磯車展上發(fā)布。

6.通用產(chǎn)品：雪佛蘭Equinox第四代氫燃料電池車

雪佛蘭Equinox的燃料電池組由440塊串聯(lián)電池組成，電力輸出可達93千瓦，在車載73千瓦(100馬力)同步電動機的共同驅(qū)動下，0－100公里/小時的加速只要12秒，而這款前驅(qū)車型的最高時速可達每小時160公里。