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上一篇中小“易”向大家介紹了燃料電池汽車的基本概況，今天我們將給大家介紹以豐田Mirai為代表的氫燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù),。

燃料電池技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年的研究發(fā)展,，一直沒(méi)有出現(xiàn)適合消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的成熟技術(shù)，而豐田氫燃料電池汽車的出現(xiàn)和不到5萬(wàn)美元的售價(jià),，使得這款車具備了量產(chǎn)使用的條件,。

Mirai的動(dòng)力系統(tǒng)是豐田燃料電池堆棧（TFSC），是以燃料電池堆棧為核心組件的混合動(dòng)力系統(tǒng),。TFSC沒(méi)有傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī),，也沒(méi)有變速器，發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部是電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的控制單元,，放置于駕駛艙底部,。在車身后橋部分放置著一個(gè)鎳氫動(dòng)力電池組和前后兩個(gè)高壓儲(chǔ)氫罐， Mirai唯一需要消耗的“燃料”就是氫氣,，不用加油也不用充電，加滿5公斤氫氣就可以連續(xù)跑上650公里,。

燃料電池不是利用燃燒來(lái)獲取能量,，而是利用氫氣跟氧氣化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的電荷轉(zhuǎn)移來(lái)形成電流的，這一過(guò)程最關(guān)鍵的技術(shù)就是利用特殊的“電解質(zhì)薄膜”,，電解質(zhì)薄膜也是燃料電池領(lǐng)域最難被攻克的技術(shù)壁壘,。氫分子體積小，可以透過(guò)薄膜的微小孔洞游離到薄膜另一側(cè)去,，但是在穿越孔洞的過(guò)程中,，電子被從分子上剝離，只留下帶正電的氫質(zhì)子通過(guò),，氫質(zhì)子被吸引到薄膜另一側(cè)的電極與氧分子結(jié)合,。電解質(zhì)薄膜兩側(cè)的電極板將氫氣拆分成氫離子和電子、將氧氣拆分成氧離子和電子,，電子在電極板之間形成電流,，兩個(gè)氫離子和一個(gè)氧離子結(jié)合成為純水，是反應(yīng)的廢物,。質(zhì)子膜上的催化劑是貴金屬鉑,，Mirai使用的催化劑量大幅下降,，這也是其售價(jià)能降低的因素之一。

豐田Mirai的燃料電池堆棧是由370片薄片燃料電池組成的,，因此被稱為“堆?！保还部梢暂敵?14千瓦的發(fā)電功率,。豐田的燃料電池堆棧經(jīng)歷了十幾年的技術(shù)優(yōu)化,，形成了自己的特色結(jié)構(gòu)，比如3D立體微流道技術(shù),，通過(guò)更好地排出副產(chǎn)物水,，讓更多空氣流入，有效改善了發(fā)電效率,。所以整個(gè)堆棧的發(fā)電效率達(dá)到了3.1千瓦/升,。由于燃料電池堆棧中每片電池發(fā)電的電壓大約在0.6V-0.8V之間，整體也不會(huì)超過(guò)300V電壓,，所以為了更好驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),，還需要安裝一個(gè)升壓器，將電壓提升到650V,。

氫氣跟汽油不同,，常溫下氫氣是氣體，密度非常低并且非常難液化,，常溫下更是無(wú)法液化,，所以氫氣要安全儲(chǔ)藏和運(yùn)輸并不容易，氫氣無(wú)法像汽油那樣直接注入普通油箱里,。豐田設(shè)計(jì)了一大一小兩個(gè)儲(chǔ)氫罐,，通過(guò)高壓的方式盡可能多充入一些氫氣。以目前的主流儲(chǔ)存技術(shù),，豐田選用了70Mpa也就是700個(gè)大氣壓的高壓儲(chǔ)氣罐,。兩個(gè)儲(chǔ)氫罐一共的容量是122.4升，采用700個(gè)大氣壓儲(chǔ)存,，也只能容納約5公斤的氫氣,。所以實(shí)際上燃料的重量并不大。為了在承受700個(gè)大氣壓的前提下仍舊保持行駛安全性,，儲(chǔ)氫罐被設(shè)計(jì)成四層結(jié)構(gòu),，鋁合金的罐體內(nèi)部襯有塑料內(nèi)膽，外面包裹一層碳纖維強(qiáng)化塑料的保護(hù)層,，保護(hù)層外側(cè)再增加一層玻璃纖維材料的減震保護(hù)層,，并且每一層的纖維紋路都根據(jù)所處罐身位置不同而做了額外的優(yōu)化,，使纖維順著壓力分布的方向,，提升保護(hù)層的效果,。

直接驅(qū)動(dòng)Mirai車輪的電動(dòng)機(jī)功率是113千瓦，峰值扭矩335牛米,，基本相當(dāng)于一輛2.0升自然吸氣家轎的動(dòng)力水平,。除了燃料電池堆棧發(fā)電之外，Mirai后軸上方布置的1.6千瓦時(shí)的鎳氫電池組也有著非常重要的作用——?jiǎng)恿﹄姵?儲(chǔ)能電池,。這個(gè)電池組在整車負(fù)載低的時(shí)候可以單獨(dú)用它供電帶動(dòng)車輛前進(jìn),，與此同時(shí)燃料電池堆棧發(fā)出來(lái)的電可以給電池充電，用鎳氫電池充當(dāng)一個(gè)“緩存”,。

氫燃料電池整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中,，除了消耗氫氣和空氣之外，沒(méi)有其他的能源消耗,，沒(méi)有加油也沒(méi)有充電。相比純電動(dòng)車而言,，目前充電最快的特斯拉Model S的超級(jí)充電站也需要1.25小時(shí)才能充滿電量,。氫氣加注的速度則更快,，僅需3分鐘即可充滿兩個(gè)儲(chǔ)氫罐，并且超過(guò)600公里的續(xù)航里程甚至比普通汽油車更優(yōu)越,。雖然現(xiàn)在加氫站還是極度罕見，但是普通加油站改造成加氫站的成本要遠(yuǎn)低于改造成快速充電站的成本,。加氫站系統(tǒng)的建立將使得氫燃料電池汽車的普及快速展開。

“易”招商燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)研究之技術(shù)篇（篇二）就談到這里,，下次,，小“易”將與各位繼續(xù)分享燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)研究之燃料篇（篇三）,，介紹氫氣的生產(chǎn)和供給，敬請(qǐng)大家關(guān)注,。