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什么是氫燃料電池_氫燃料電池汽車原理
作者: 來源: 發布時間:2019/5/20 9:00:35 瀏覽次數:

 什么是氫燃料電池

  氫燃料電池是使用氫這種化學元素,制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應,把氫和氧分別供給陽極和陰極,氫通過陽極向外擴散和電解質發生反應后,放出電子通過外部的負載到達陰極。

  氫燃料電池與其他電池區別

干電池、蓄電池是一種儲能裝置,是把電能貯存起來,需要時再釋放出來;而氫燃料電池嚴格地說是一種發電裝置,像發電廠一樣,是把化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置。另外,氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成,這是氫燃料電池的一項關鍵技術,它不僅要為氣體和電解質提供較大的接觸面,還要對電池的化學反應起催化作用。

 

  氫燃料電池汽車原理

  氫燃料電池指的是氫通過與氧的化學反應而產生電能的裝置(單純依靠燃燒氫來驅動的“氫內燃機”,也曾出現過,比如寶馬的氫能7系)。氫燃料電池車的驅動力來自于車上的電動機就像純電動車樣,因此氫燃料電池車可以理解為一輛“自帶氫燃料發電機的電動車”。

  原理

  在燃料電池堆棧里,進行著氫與氧相結合的反應,其過程中存在電荷轉移,從而產生電流。與此同時氫與氧化學反應后正好生成水。

  燃料電池堆棧作為一個化學反應池,其最為關鍵的技術核心為“質子交換薄膜”。在這層薄膜的兩側緊貼著催化劑層,將氫氣分解為帶電離子狀態,因為氫分子體積小,攜帶電子的氫可以透過薄膜的微小孔洞游離到對面去,但是在攜帶電子的氫穿越這層薄膜孔洞的過程中,電子被從分子上剝離,只留下帶正電的氫質子通過薄膜到達另一端。

  氫質子被吸引到薄膜另一側的電極與氧分子結合。薄膜兩側的電極板將氫氣拆分成氫離子正電和電子、將氧氣拆分 成氧原子以捕獲電子變為氧離子(負電),電子在電極板之間形成電流,2個氫離子和1個氧 離子結合成為水,水成為了該反應過程中的唯一“廢料”。從本質來講整個運行過程就是發 電過程。隨著氧化反應的進行,電子不斷發生轉移就形成了驅動汽車所需的電流。

  

  氫燃料電池的工作原理

  優勢

  節能環保性能優越

  縱觀氫燃料電池整個運行過程中,除了消耗氧氣和空氣之外,沒有其他的能源消耗,沒有加油也沒有充電,節能性能毋庸置疑。同時,氫燃料電池堆棧在生產電能的過程中只產生水,因此其最大的優勢就是真正的實現了“零排放”目標。

  容易實現

  燃氫發動機的實用化相對容易實現,傳統內燃機結構只需稍加的改動就可以燃用氫氣,而且可以充分利用全球現存的車用發動機生產線路和配套設施,因此是目前車用發動機氫能應用解決方案中最具經濟性和使用最廣泛的。此外,氫內燃機對氫燃料純度的要求也沒有燃料電池那么苛刻,并且在內燃機應用方面,傳統的汽車廠商已經擁有了大量的經驗。

  燃料補充時間與燃油車相當

  氫燃料電池車加注氫氣的過程非常快速便捷,專用的加氫設備僅需3分鐘即可充滿氫原料,相對于純電動車超長的充電等待時間而言,其優勢是顯而易見的。

  性能叫板燃油車

  奧迪A7Sportbackh-tronquattro作為一款氫燃料電池車,前后軸各配備了一臺最大輸出功率85Kw,最大扭矩270Nm的電動機,總功率達170Kw,更提供了高達540Nm的扭矩。該車0-100Km加速7.9秒,最高時速180Km/h,可與汽油車媲美。

  應用前景

  氫燃料電池的優點是令人難以想象的 ,如果使純氫氣, 它的生產產物只有水, 無污染、無噪聲 、效率高 、響應性好等。氫燃料電池不但在汽車上可作為汽車的綠色動力源,而且在工業上也可作為一個大型氫燃料發電站 前景是不言而喻的。整個氫能系統技術中的燃料電池 ,被加拿大著名科學家斯科特比喻為能源系統的“芯片” ,即能源供應中起著重要的關鍵作用 ,它進而延伸至整個國民經濟和社會發展, 以及人民生活中起著不可或缺的重要作用。


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