氫燃料動(dòng)力電池車最近很火。豐田汽車在日本正式公布了其量產(chǎn)版氫燃料動(dòng)力電池車Mirai，并準(zhǔn)備在日本上市；而就在十一月中旬，本田也公布了其最新的氫燃料動(dòng)力電池車FCVSedan，并表示將在明年三月上市；與此同時(shí)，大眾集團(tuán)毫不示弱，在洛杉磯車展上展示了旗下包括奧迪A7Sportbackh-tronquattro等在內(nèi)的三款氫燃料動(dòng)力電池車。

車企們?nèi)绱嗣芗膭?dòng)作，正在傳遞著一個(gè)清晰的信號(hào)：氫燃料動(dòng)力電池車已不再是一個(gè)“未來傳說”，而是即將市場(chǎng)化的最新一代綠色環(huán)保汽車技術(shù)。作為一個(gè)讓我們稍感陌生的詞語，“氫燃料動(dòng)力電池車”究竟是什么？它的工作原理是怎么樣的？與其它諸如純電動(dòng)汽車等車型相比，它的優(yōu)勢(shì)到底在哪？本文將為您進(jìn)行一一解讀。

氫燃料動(dòng)力電池車究竟是一種怎么樣的車？

目前，混合動(dòng)力車與純電動(dòng)汽車在市場(chǎng)上正在被逐漸地接受，成為繼普通內(nèi)燃機(jī)車之后，汽車在動(dòng)力形式上的一大轉(zhuǎn)變。

混合動(dòng)力車依靠燃油發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)協(xié)作的方式供應(yīng)給車輛驅(qū)動(dòng)力。一般而言，混合動(dòng)力車在起步等低速情況下采用純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，在急加速等情況下采用燃油機(jī)+電動(dòng)機(jī)的雙重動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，以達(dá)到新增燃油經(jīng)濟(jì)性的效果。（如豐田普銳斯、大眾高爾夫GTE、福特蒙迪歐混動(dòng)版等都屬于典型的混合動(dòng)力車）

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還有一類增程式混合動(dòng)力車，也同時(shí)搭載了燃油機(jī)與電動(dòng)機(jī)。只不過，其車輛本身是靠著電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)的，通常燃油機(jī)的任務(wù)是為車載蓄電池充電，因此燃油機(jī)自身不參與車輛驅(qū)動(dòng)過程。（如寶馬i3增程版、雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)）

純電動(dòng)汽車則比較單純，車輛驅(qū)動(dòng)完全依靠電動(dòng)機(jī)來完成，車內(nèi)沒有裝備任何傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，而電動(dòng)機(jī)所需的電能來自于車上搭載的蓄電池。（如特斯拉ModelS、日產(chǎn)聆風(fēng)、雷諾ZOE等都是此類車型）

現(xiàn)在回到主題：氫燃料動(dòng)力電池車。雖然名字很長(zhǎng)，但簡(jiǎn)單地說，它更像是一種增程式電動(dòng)汽車。

也許有些人會(huì)認(rèn)為氫燃料動(dòng)力電池車是以燃燒氫原料作為動(dòng)力的。其實(shí)不然，氫燃料動(dòng)力電池指的是氫通過與氧的化學(xué)反應(yīng)，從而出現(xiàn)電能的裝置。（單純依靠燃燒氫來驅(qū)動(dòng)的“氫內(nèi)燃機(jī)車”也曾出現(xiàn)過，比如寶馬的氫能7系

氫燃料動(dòng)力電池車的驅(qū)動(dòng)力來自于車上的電動(dòng)機(jī)，就像純電動(dòng)汽車相同。所以可以理解為一輛“自帶氫燃料發(fā)電機(jī)的電動(dòng)汽車”。其理念與增程式車型相類似，只不過電能的來源由一臺(tái)燃油機(jī)變成了氫燃料動(dòng)力單元。

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氫燃料動(dòng)力電池車的工作原理到底是怎么樣的？

目前，各個(gè)車企的氫燃料動(dòng)力電池車在基本原理上是較為一致的，只是在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上有所差別。下面小編以豐田剛剛公布的氫燃料動(dòng)力電池車Mirai為例，來為您解析氫燃料動(dòng)力電池車的“秘密”。[page]

Mirai的動(dòng)力系統(tǒng)被稱為TFSC（ToyotaFCStack），即豐田燃料動(dòng)力電池堆棧，是以燃料動(dòng)力電池堆棧為核心組件的一套復(fù)雜混合動(dòng)力系統(tǒng)。另外還包括燃料動(dòng)力電池升壓器、高壓儲(chǔ)氣罐以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)等部分。燃料動(dòng)力電池堆棧位于車身下部，是氫氣與氧氣進(jìn)行反應(yīng)的場(chǎng)所，也是氫燃料動(dòng)力電池車的關(guān)鍵。

在燃料動(dòng)力電池堆棧里，將進(jìn)行氫與氧相結(jié)合的反應(yīng)，其過程中存在電荷轉(zhuǎn)移，從而出現(xiàn)電流。與此同時(shí)，氫與氧化學(xué)反應(yīng)后正好生成一氧化二氫，即水。

燃料動(dòng)力電池堆棧作為一個(gè)化學(xué)反應(yīng)池，其最為關(guān)鍵的技術(shù)核心在于“質(zhì)子交換薄膜”。

在這層薄膜的兩側(cè)緊貼著催化劑層，將氫氣分解為帶電離子狀態(tài)。隨后攜帶電子的氫通過這道薄膜，留下身上的電子，變成正價(jià)氫質(zhì)子，并通過薄膜到達(dá)另一端。緊接著，氫質(zhì)子與氧在薄膜的另一端結(jié)合，同時(shí)所丟失的電子被“還給”它，出現(xiàn)水。水成為了該反應(yīng)過程中的唯一“廢料”。[page]

隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)行，電子不斷發(fā)生轉(zhuǎn)移，就形成了驅(qū)動(dòng)汽車所需的電流。假如說，氫燃料動(dòng)力電池車的技術(shù)突破是在發(fā)明一種汽車，倒不如說是在發(fā)明一種全新的“發(fā)電機(jī)”，然后整合進(jìn)一部車子里。

在燃料動(dòng)力電池堆棧中，排布了諸多薄膜，可以出現(xiàn)大量的電子轉(zhuǎn)移，形成供車輛行駛所需的電流。一般情況下，這些電流所出現(xiàn)的整體電壓為300V左右，不足以帶動(dòng)一臺(tái)車用大功率電機(jī)。因此，像Mirai這樣的氫燃料動(dòng)力電池車還裝備了升壓變壓器，將電壓升至600V以上，從而順利推動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

除了電能出現(xiàn)的燃料動(dòng)力電池堆棧外，氫燃料動(dòng)力電池車的動(dòng)力系統(tǒng)中還包括儲(chǔ)氫罐，用來存儲(chǔ)出現(xiàn)電能要的氫原料。由于氫氣在一般氣壓下的密度較低，且為氣體狀態(tài)，想要得到足夠的氫氣來供應(yīng)燃料動(dòng)力電池堆棧，就要進(jìn)行壓縮，因此儲(chǔ)氫罐的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度也十分重要。豐田Mirai擁有三個(gè)儲(chǔ)氫罐，奧迪A7Sportbackh-tronquattro則有四個(gè)。未來科技已駕到！氫燃料動(dòng)力電池車技術(shù)解析0

當(dāng)然，氫燃料動(dòng)力電池車也搭載有一套蓄電池，平時(shí)將氫燃料堆棧所出現(xiàn)的多余電能儲(chǔ)存起來，在制動(dòng)時(shí)，回收的電能也可儲(chǔ)存在里面。

氫燃料動(dòng)力電池車優(yōu)勢(shì)何在？

1零排放

前面已經(jīng)提到，氫燃料動(dòng)力電池堆棧在出現(xiàn)電能的過程中只出現(xiàn)水，因此它最為耀眼的優(yōu)勢(shì)便是真正地實(shí)現(xiàn)了“零排放”目標(biāo)。這聽起來似乎不可思議，但事實(shí)的確如此。

2消除“里程憂慮”

一般情況下，氫燃料動(dòng)力電池車每行駛100公里要大約要一公斤氫氣。而像豐田Mirai、奧迪A7Sportbackh-tronquattro這樣的車型可儲(chǔ)存約5公斤左右的壓縮氫氣。理論上，在加滿氫的狀態(tài)下續(xù)航里程達(dá)到500公里不成問題。

3燃料補(bǔ)充時(shí)間與燃油車相當(dāng)

氫燃料動(dòng)力電池車加注氫氣的過程非?？焖俦憬?，專用的加氫設(shè)備可在幾分鐘之內(nèi)加滿氫原料。相關(guān)于純電動(dòng)汽車較長(zhǎng)的充電等待時(shí)間，優(yōu)勢(shì)極其明顯。

4性能叫板燃油車

奧迪A7Sportbackh-tronquattro作為一款氫燃料動(dòng)力電池車，前后軸各配備了一臺(tái)最大輸出功率85Kw，最大扭矩270Nm的電動(dòng)機(jī)，總功率達(dá)170Kw，更供應(yīng)了高達(dá)540Nm的扭矩。該車0-100Km加速7.9秒，最高時(shí)速180Km/h，可與汽油車媲美。

結(jié)語：

作為剛剛進(jìn)入實(shí)用化階段的氫燃料動(dòng)力電池技術(shù)而言，依舊存在著一些缺點(diǎn)。比如在價(jià)格上，豐田Mirai的建議售價(jià)為723.6萬日元，約合38萬元人民幣，依舊高于普通汽車。而目前加氫站等支持設(shè)施也比較稀少，在補(bǔ)充燃料的便利性上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能和燃油車相比。

然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的跟進(jìn)以及新產(chǎn)品的逐步上市，兼顧了環(huán)保、性能和實(shí)用性的氫燃料動(dòng)力電池車或?qū)⒊蔀樾履茉雌嚨淖罱K解決方法，從而徹底取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車。我們可以試著想象一下，一個(gè)不再提及“氣缸”、“排量”、“尾氣”的世界，將會(huì)是什么樣子？