氢燃料汽车的工作原理是通过氢分子与氧分子的燃烧产生热能和水,而氢燃料电池则是通过液态氢与空气中的氧结合而发电。
在日常驾驶过程中,储氢罐将氢气输送到燃料电池,燃料电池与外部氧气发生化学反应,从而产生电能,驱动电机并驱动车轮。
如果需要更多的动力输出,车后的高压电池会介入20kW的动力驱动单机。
氢燃料汽车的优势包括:
1、排放近乎为零,绿色环保。燃料电池电动汽车本质上是一种零排放汽车,燃料电池没有燃烧过程,只是电化学催化反应,将氢和氧结合,生成水。
2、能量转换效率高,节约能源。燃料电池没有活塞或涡轮等机械部件及中间环节,不经历热机过程,不受热力循环(卡诺循环)限制,
故能量转换效率高,燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%,实际效率已达60%-80%,是普通内燃机热效率的2-3倍。
3、氢燃料来源广泛、多样化,优化了能源消耗结构。燃料电池所使用的氢燃料来源广泛,可以从自然界中的水中获得,也可以从可再生能源中获取。
燃料电池不依赖石油燃料,各种可再生能源可以转化为氢能加以有效利用,减少了对石油资源的依赖,优化了交通能源的构成。
4、一次加氢续驶里程长,加氢时间短。一次加氢可以续航行驶六七百公里,且只要3-5分钟就可以加满氢。
5、运行平稳、低噪声。
氢燃料的储存方法包括:
1、高压储氢法。高压储氢法是将氢气加压储存在储氢容器内,形式上与天然气车CNG气瓶类似。
优点是在三种储氢方式中成本最低,储氢密度较大,缺点是安全性较低。
2、液态储氢法。液态储氢法是在-252.77摄氏度的超低温下将氢气液化,然后储存在低温容器内。
优点是储氢密度最大,缺点是成本高,附属系统庞大,故不适合做车载容器。
3、固体储氢法。固体储氢法是利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用,将氢储存于固体材料中。
固态储存一般可以做到安全、高效、高密度,是气态储存和液态储存之后,最有前途的研究发现。
目前常见固体储氢方式有合金储氢、纳米储氢等。优点是安全稳定,缺点是成本过高。
目前,氢的制取、储存和携带成本高、基建设施投资大等问题仍然困扰着氢燃料汽车的前进之路。
虽然近来丰田、现代等车企发布了燃料电池汽车,可以说在新能源的路上取得了阶段性进步,
但从大范围来说,燃料电池汽车还处于探索阶段,需要解决许多技术难题才能形成规模。