一图带你了解氢燃料汽车原理

近些年随着国家政策的推进，新能源汽车越来越受欢迎，如混合动力汽车、纯电动汽车等，还有一种氢燃料汽车目前虽不常见但也慢慢开始走入人们的视线。对于氢燃料汽车有些陌生的朋友们可以看看下面的介绍，一看就懂。

我们先看看传统车、纯电动车和氢能源车的大致结构图。

传统燃油汽车的结构图

纯电动汽车的大致结构原理图

氢燃料汽车的结构图

氢燃料汽车的产品结构组成：主要由氢燃料电池堆栈、燃料电池升压器、供氢系统、动力蓄电池组、驱动电动机和动力控制单元等组成。

氢燃料电池车构成

氢燃料汽车的工作原理：空气中的氧气和高压储气瓶里的氢气在电堆中催化剂的作用下发生电化学反应产生电能，并输送至DCF（电压提升部件），经DCF升压降流后再输送至PDU（高压配电盒），PDU（高压配电盒）将电能进行分配至驱动电机，驱动电机将电能转化为车辆前行的驱动能而前行。另BMS动力电池进行储存电能，DCDC/DCAC逆变器将高压进行降压后供整车各低压直流/交流用电设备使用等等。

氢燃料汽车工作原理图

下面介绍氢燃料汽车各主要部件的工作原理

氢燃料电池：在燃料电池堆栈里，氢气和氧气进行着相结合的化学反应，其过程中存在电荷转移，从而产生电流，与此同时氢与氧化学反应后正好生成水后排掉，这也是氢燃料汽车更加环保的原因。

燃料电池系统

燃料电池工作原理图

燃料电池堆栈作为一个化学反应池，其最为关键的技术核心为“质子交换薄膜”。在这层薄膜的两侧紧贴着催化剂层，将氢气分解为带电离子状态，因为氢分子体积小，携带电子的氢可以透过薄膜的微小孔洞游离到对面去，但是在携带电子的氢穿越这层薄膜孔洞的过程中，电子被从分子上剥离，只留下带正电的氢质子通过薄膜到达另一端。氢质子被吸引到薄膜另一侧的电极与氧分子结合。薄膜两侧的电极板将氢气拆分成氢离子正电和电子、将氧气拆分成氧原子以捕获电子变为氧离子（负电），电子在电极板之间形成电流，2个氢离子和1个氧离子结合成为水，水成为了该反应过程中的唯一“废料”。从本质来讲整个运行过程就是发电过程。随着氧化反应的不断进行，电子不断发生转移就形成了驱动汽车所需的电流。

车载供氢系统：车载高压供氢系统是为燃料电池汽车提供氢燃料的系统装置，主要由轻质高压储氢气瓶、各种阀门、高压管路、加氢口、安全监测系统、压力/温度信号采集系统等组成。工艺流程图如下：

高压供氢系统

高压氢瓶

安全注意事项：

在系统正常运行状态下，燃料电池系统和冷却液供给系统的温度可以达到80 °C左右，而空气供给系统的温度甚至可以高达150 °C，故在系统运行期间或开始运行后不久，必须避免触碰系统相关组件及其暴露表面，以免烫伤。

因使用高压氢气作为其反应物，而高压气体在使用过程中也具有一定的危险性。在拆装任何管路或接头前，请确保管路中的高压气体已减压至安全范围内。另外氢气是一种无色、无味、高度易燃的气体，氢气本身是无毒的，但它可以置换空气中的氧而引起窒息。

燃料电池系统即使在停机之后，系统输出的高压电会存在一定时间。在这段时间内（至少5分钟），燃料电池系统存在触电的风险，不允许进行维修或其他相关操作。
来源：世界十佳变速器评选

原文始发于微信公众号（氢能技术情报）：一图带你了解氢燃料汽车原理

大家好，艾邦氢能源技术网(www.htech360.com)的微信公众号已经开通，主要分享氢燃料电池堆（双极板，质子膜，扩散层，密封胶，催化剂等），储氢罐(碳纤维，环氧树脂，固化剂，缠绕设备，内层塑料及其成型设备，储氢罐，车载供氢系统，阀门)，制氢，加氢，氢燃料汽车动力系统等相关的设备，材料，配件，加工工艺的知识。同时分享相关企业信息。欢迎大家识别二维码，并通过公众号二维码加入微信群和通讯录。