氫燃料車是電解池原理嗎

　　【太平洋汽車網】氫燃料車是電解池原理。 氫燃料汽車的電池是一種將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電裝置，其基本原理是電解水的逆反應。

　　首發于辣筆小星無障礙寫文章登錄/注冊隨著7月在博鰲召開的全球新能源汽車峰會WNEVC 2019，氫燃料電池汽車和相關技術再次引起了業界的高度關注。今天讓我們詳細聊聊氫燃料電池是怎么回事。

　　什么是氫燃料電池燃料電池是一種能量轉化裝置，它將燃料的電化學能轉化成電能。它類似于電池一樣也是電化學發電裝置，因此被稱為燃料電池。對應的采用氫氣作為燃料的燃料電池就是氫燃料電池。它可以理解為水電解成氫氣和氧氣的逆反應。因此反應過程既清潔，又高效。因為它不受傳統發動機采用卡諾循環42%左右的熱效率限制。氫燃料電池的效率可輕松達到60%以上。

　　↑氫燃料電池汽車示意圖氫燃料電池并不像火箭那樣通過氫氣和氧氣燃燒的劇烈反應產生動能，而是通過催化裝置將氫氣中的吉布斯自由能釋放出來。打個比方，石墨和鉆石都是碳的存在形勢。但是形成鉆石需要高溫和高壓。因此這種形態轉化就代表不同的吉布斯自由能。

　　吉布斯自由能是涉及熵和焓等理論的電化學能。是不是覺得很高深難懂？我們直接看動畫吧。

　　↑氫燃料電池工作原理氫燃料電池工作原理是氫氣通過燃料電池的正極當中的催化劑（鉑）分解成電子和氫離子（質子）。其中質子通過質子交換膜（Proton Exchange Membrane）到達負極和氧氣反應變成水和熱量。對應的電子則從正極通過外電路流向負極產生電能。

　　什么是氫燃料電池的技術關鍵↑氫燃料電池關鍵部件對于氫燃料電池的商用來說，最大的挑戰之一就是成本控制。燃料電池汽車目前的成本是普通汽車的5倍左右。其核心部件被稱為質子交換膜。它能夠將氫氣中的電子分離成為質子，進而從正極交換至負極和氧氣進行反應產生水和熱。相應的，質子交換膜的核心就是催化劑鉑。而鉑是一種貴金屬，也就是通常婚戒的材料鉑金。為了推動大規模商用，一方面必須減少催化劑的用量，另一方面是尋求低成本的替代材料。

　　氫燃料電池汽車的系統組成↑氫燃料電池汽車系統組成（來自豐田）談到氫燃料電池汽車，目前主流采用的是質子交換膜燃料電池（PEMFC）技術。其系統組成通常為燃料電池堆、氫氣儲罐、動力電池、燃料電池直流升壓轉換器、動力控制單元和動力電機組成。目前領先的燃料電池堆的功率密度可達3.1kW/L，最大輸出功率可達114kW。由于每個燃料電池單體輸出電壓只有0.6~0.7V，因此需要配合直流升壓轉換器和動力電池使用。從而讓電壓可以適配650V高壓，驅動動力電機。同時類似動力電池需要電池管理系統BMS，燃料電池也需要精密的監控管理系統FCMS，通過放電狀態快速調整反應相關參數。

（圖/文/攝：太平洋汽車網 問答叫獸）