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氫燃料電池車的工作原理簡介
近年來，隨著國內(nèi)外氫能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，氫燃料電池車作為氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游集成應(yīng)用中最為重要的一環(huán)，受到了廣泛的重視。國內(nèi)關(guān)于氫能的各項產(chǎn)業(yè)，基本都與氫燃料電池車相關(guān)，為燃料電池車服務(wù)。在國家政策上，對于氫燃料電池車的不退坡補貼會持續(xù)到2020年；同時，各地方政府也配合出臺了關(guān)于燃料電池車的購置及運營補貼政策?？梢灶A(yù)見，在未來較長一段時間內(nèi)，氫燃料電池車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)都將會是氫能產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。氫燃料電池車區(qū)別于普通汽車的地方，主要在其動力系統(tǒng)上。普通汽車以汽油等燃料在內(nèi)燃機中燃燒做的功為動力；而氫燃料電池車是以氫燃料電池產(chǎn)生的電能為電動機供電，以電動機做的功作為動力的。
如上圖所示，氫燃料電池車的動力系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：（1）燃料口：氫氣燃料的加注口，直接連在氫氣儲罐上。（2）蓄電池：減速時幫助制動，并將部分機械能轉(zhuǎn)化為電能儲存起來；加速時釋放儲存的電能幫助加速。（3）高壓氫氣儲罐：內(nèi)部充滿高壓氫氣作為汽車的燃料。其內(nèi)部壓力一般為35MPa，少部分車輛可達(dá)到70MPa。（4）安全裝置：當(dāng)汽車發(fā)生碰撞或者氫氣泄露時，切斷燃料電池的氫氣供給。（5）PEMFC（質(zhì)子交換膜燃料電池）電堆：氫燃料電池車最核心部件，為電動發(fā)動機供電，保證汽車平穩(wěn)行駛。（6）發(fā)動機（電動）：汽車的直接動力源。（7）駕駛系統(tǒng)：連接駕駛室，控制車輛運行狀態(tài)。其中，PEMFC電堆作為車輛的核心部件，其單電池的原理圖如下：
圖中，左側(cè)為電池陽極（負(fù)極），氫氣作為燃料進(jìn)入此極；右側(cè)為電池陰極（正極），空氣中的氧氣作為氧化劑進(jìn)入此極。電池在正常工作時，在陽極側(cè)，氫氣在金屬鉑的催化以及電路的作用下失去電子，變成氫離子（H+，質(zhì)子），并通過只對氫離子有選擇性的PEM到達(dá)陰極側(cè)，而電子只能通過外電路到達(dá)陰極，從而產(chǎn)生可利用的電流。在陰極側(cè)，空氣中的氧氣在金屬鉑的催化以及電路的作用下得到電子，變成氧負(fù)離子（O2-）。隨后，從陽極側(cè)進(jìn)入陰極側(cè)的氫離子與氧負(fù)離子結(jié)合生成水，從陰極流出。氫燃料電池車在經(jīng)由燃料口充氫后，方可正常啟動運行。當(dāng)司機打開控制系統(tǒng)，將汽車發(fā)動后，燃料電池堆開始工作，消耗氫氣，產(chǎn)生電能，帶動電動發(fā)動機工作，汽車開始行駛。相比于普通汽車，氫燃料電池車的排放物只有純凈的水而沒有其他污染物，且只需要少量氫氣（2.5公斤）即可續(xù)航400公里左右，燃料的成本要大大低于汽油、柴油等內(nèi)燃機燃料。而相比于純電動汽車，氫燃料電池車以PEMFC電池堆替代鋰電池，作為電動發(fā)動機的能量來源，使得汽車擁有了更遠(yuǎn)的續(xù)航里程；同時，充能（充氣）時間從電動車的1-2小時變?yōu)榱藲淙剂想姵剀嚨?-5分鐘，大大節(jié)約了時間。因此，發(fā)展并推廣氫燃料電池車很有必要。
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