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豐田Mirai二代燃料電池系統(tǒng)空氣過濾器的學習
氫燃料電池汽車正在得到市場上大力推廣的其中原因就是氫燃料電池汽車可以實現(xiàn)“負排放”，簡單的可以理解為氫燃料電池汽車只排放水，完全沒有其它有害排放，更進一步的它還可以對污染的空氣進行凈化。這其中起到重要作用的就是空氣過濾器。今天小編就和大家一起來學習一下豐田Mirai二代上的燃料電池系統(tǒng)空氣過濾器。豐田Mirai二代空氣過濾器設(shè)定的目標包括：其一，PM2.5的過濾效率99.5%；其二，過濾如SO2 \ NO2 \ NH3 \ HCs等化學物質(zhì)，其中嚴重影響催化劑性能的SO2過濾效率至少90%。豐田Mirai二代燃料電池系統(tǒng)空氣路的基本原理如下圖?？梢钥吹娇諝膺^濾器是整套燃料電池系統(tǒng)空氣路入口的第一個零部件，它能直接保證干凈無污染物（無粉塵顆粒及對電堆性能和壽命有害的化學物質(zhì)）的空氣進入燃料電池電堆發(fā)生電化學反應，從而使燃料電池能夠高效耐久的運行工作。
豐田Mirai二代燃料電池系統(tǒng)空氣凈化的流程如下圖。含有污染物的空氣經(jīng)過空氣過濾器后成為基本不包含固體顆粒和對電堆有害化學物質(zhì)的凈化空氣。因為一般燃料電池運行時，空氣都是以過量的形式參加電化學反應并生成水，所以在燃料電池汽車尾排中只有余量的干凈空氣和生成的水。
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總體結(jié)構(gòu)
豐田Mirai二代空氣過濾器的總體結(jié)構(gòu)如下圖。為了便于維護以及對濾芯起到保護作用，整體濾芯被集成在一個外殼內(nèi)。濾芯包括一個濾塵層和位于其上游的兩個保護層及一個化學過濾層。其中保護層是為了防止外來物質(zhì)對化學過濾層堵塞以及對濾塵層的侵蝕。
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濾塵層
濾塵層的主要結(jié)構(gòu)如下圖。這個部分的濾芯采用了駐極體加工技術(shù)，以提高其PM2.5顆粒的過濾效果。整體結(jié)構(gòu)為褶皺形式，以增大過濾面積。濾芯表面由無紡材料層和濾紙層構(gòu)成。通過高壓電使濾芯上的樹脂纖維電極化，在靜電產(chǎn)生的庫侖力下，微小的灰塵顆粒很容易被吸附在濾芯上。
豐田Mirai二代團隊還對比了市場上的四件空氣過濾器競品和自己有/無駐極體加工處理濾芯的PM2.5過濾效率，結(jié)果如下圖?？梢钥吹骄哂旭v極體加工技術(shù)的空氣過濾器，PM2.5過濾效率可以達到96%~99.7%，高于99.5%的過濾效率目標，甚至可以認為是目前市場上燃料電池系統(tǒng)PM2.5過濾效率最高的產(chǎn)品。
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化學過濾層
化學過濾層的結(jié)構(gòu)如下圖。這個部分的濾芯為鋁蜂窩形式，目的是為了兼顧較低的流阻和較大過濾面積。鋁蜂窩為鋁箔材料，表面有MnO2和堿浸漬活性炭。MnO2和SO2、NH3反應生成酸，堿和SO2、NO2反應生成鹽，這些酸和鹽都很容易被活性碳吸附，從而提高濾芯對這些化學物質(zhì)的過濾效率。研究表明，豐田Mirai二代空氣過濾器可以達到94%的SO2過濾效率，即使沒有化學過濾層，其NO2和NH3過濾效率也能達到至少40%，這些都保證了Mirai二代燃料電池的長壽命運行。
目前豐田Mirai二代燃料電池電堆壽命可以達到運行5000小時以上的世界先進水平，這款先進的燃料電池系統(tǒng)空氣過濾器功不可沒。
作者：鯉琨
校對：楚軒、錦徽
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