钜大LARGE | 点击量：715次 | 2021年10月20日
未来科技已驾到！氢燃料动力电池车技术解析
氢燃料动力锂电池车最近很火。十一月十八日，丰田汽车在日本正式公布了其量产版氢燃料动力锂电池车mirai，并准备在日本上市；而就在十一月中旬，本田也公布了其最新的氢燃料动力锂电池车fcvsedan，并表示将在明年三月上市；与此同时，大众集团毫不示弱，在洛杉矶车展上展示了旗下包括奥迪a7sportbackh-tronquattro等在内的三款氢燃料动力锂电池车。
车企们如此密集的动作，正在传递着一个清晰的信号：氢燃料动力锂电池车已不再是一个“未来传说”，而是即将市场化的最新一代绿色环保汽车技术。作为一个让我们稍感陌生的词语，“氢燃料动力锂电池车”究竟是什么？它的工作原理是怎么样的？与其它诸如纯电动汽车等车型相比，它的优势到底在哪？本文将为您进行一一解读。
氢燃料动力锂电池车究竟是一种怎么样的车？
目前，混合动力车与纯电动汽车在市场上正在被逐渐地接受，成为继普通内燃机车之后，汽车在动力形式上的一大转变。
混合动力车依靠燃油发动机与电动机协作的方式供应给车辆驱动力。一般而言，混合动力车在起步等低速情况下采用纯电动驱动，在急加速等情况下采用燃油机+电动机的双重动力驱动，以达到新增燃油经济性的效果。（如丰田普锐斯、大众高尔夫gte、福特蒙迪欧混动版等都属于典型的混合动力车）
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
还有一类增程式混合动力车，也同时搭载了燃油机与电动机。只不过，其车辆本身是靠着电动机来驱动的，通常燃油机的任务是为车载蓄电池充电，因此燃油机自身不参与车辆驱动过程。（如宝马i3增程版、雪佛兰沃蓝达）
纯电动汽车则比较单纯，车辆驱动完全依靠电动机来完成，车内没有装备任何传统的内燃机，而电动机所需的电能来自于车上搭载的蓄电池。（如特斯拉models、日产聆风、雷诺zoe等都是此类车型）
现在回到主题：氢燃料动力锂电池车。虽然名字很长，但简单地说，它更像是一种增程式电动汽车。
也许有些人会认为氢燃料动力锂电池车是以燃烧氢原料作为动力的。其实不然，氢燃料动力锂电池指的是氢通过与氧的化学反应，从而出现电能的装置。（单纯依靠燃烧氢来驱动的“氢内燃机车”也曾出现过，比如宝马的氢能7系）
氢燃料动力锂电池车的驱动力来自于车上的电动机，就像纯电动汽车相同。所以可以理解为一辆“自带氢燃料发电机的电动汽车”。其理念与增程式车型相类似，只不过电能的来源由一台燃油机变成了氢燃料动力单元。
氢燃料动力锂电池车的工作原理到底是怎么样的？
目前，各个车企的氢燃料动力锂电池车在基本原理上是较为一致的，只是在细节设计上有所差别。下面小编以丰田刚刚公布的氢燃料动力锂电池车mirai为例，来为您解析氢燃料动力锂电池车的“秘密”。
mirai的动力系统被称为tfsc（toyotafcstack），即丰田燃料动力锂电池堆栈，是以燃料动力锂电池堆栈为核心组件的一套复杂混合动力系统。另外还包括燃料动力锂电池升压器、高压储气罐以及驱动电机等部分。燃料动力锂电池堆栈位于车身下部，是氢气与氧气进行反应的场所，也是氢燃料动力锂电池车的关键。
在燃料动力锂电池堆栈里，将进行氢与氧相结合的反应，其过程中存在电荷转移，从而出现电流。与此同时，氢与氧化学反应后正好生成一氧化二氢，即水。
燃料动力锂电池堆栈作为一个化学反应池，其最为关键的技术核心在于“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。随后携带电子的氢通过这道薄膜，留下身上的电子，变成正价氢质子，并通过薄膜到达另一端。紧接着，氢质子与氧在薄膜的另一端结合，同时所丢失的电子被“还给”它，出现水。水成为了该反应过程中的唯一“废料”。
随着氧化反应的进行，电子不断发生转移，就形成了驱动汽车所需的电流。假如说，氢燃料动力锂电池车的技术突破是在发明一种汽车，倒不如说是在发明一种全新的“发电机”，然后整合进一部车子里。
在燃料动力锂电池堆栈中，排布了诸多薄膜，可以出现大量的电子转移，形成供车辆行驶所需的电流。一般情况下，这些电流所出现的整体电压为300v左右，不足以带动一台车用大功率电机。因此，像mirai这样的氢燃料动力锂电池车还装备了升压变压器，将电压升至600v以上，从而顺利推动电动机。
除了电能出现的燃料动力锂电池堆栈外，氢燃料动力锂电池车的动力系统中还包括储氢罐，用来存储出现电能要的氢原料。由于氢气在一般气压下的密度较低，且为气体状态，想要得到足够的氢气来供应燃料动力锂电池堆栈，就要进行压缩，因此储氢罐的设计与强度也十分重要。丰田mirai拥有三个储氢罐，奥迪a7sportbackh-tronquattro则有四个。
当然，氢燃料动力锂电池车也搭载有一套蓄电池，平时将氢燃料堆栈所出现的多余电能储存起来，在制动时，回收的电能也可储存在里面。
氢燃料动力锂电池车优势何在？
1零排放
前面已经提到，氢燃料动力锂电池堆栈在出现电能的过程中只出现水，因此它最为耀眼的优势便是真正地实现了“零排放”目标。这听起来似乎不可思议，但事实的确如此。
2消除“里程忧虑”
一般情况下，氢燃料动力锂电池车每行驶100公里要大约要一公斤氢气。而像丰田mirai、奥迪a7sportbackh-tronquattro这样的车型可储存约5公斤左右的压缩氢气。理论上，在加满氢的状态下续航里程达到500公里不成问题。
3燃料补充时间与燃油车相当
氢燃料动力锂电池车加注氢气的过程非常快速便捷，专用的加氢设备可在几分钟之内加满氢原料。相有关纯电动汽车较长的充电等待时间，优势极其明显。
4性能叫板燃油车
奥迪a7sportbackh-tronquattro作为一款氢燃料动力锂电池车，前后轴各配备了一台最大输出功率85kw，最大扭矩270nm的电动机，总功率达170kw，更供应了高达540nm的扭矩。该车0-100km加速7.9秒，最高时速180km/h，可与汽油车媲美。
结语：
作为刚刚进入实用化阶段的氢燃料动力锂电池技术而言，依旧存在着一些缺点。比如在价格上，丰田mirai的建议售价为723.6万日元，约合38万元人民币，依旧高于普通汽车。而目前加氢站等支持设施也比较稀少，在补充燃料的便利性上还远远不能和燃油车相比。
然而，随着技术的进步、基础设施建设的跟进以及新产品的逐步上市，兼顾了环保、性能和实用性的氢燃料动力锂电池车或将成为新能源汽车的最终解决方法，从而彻底取代传统内燃机车。我们可以试着想象一下，一个不再提及“气缸”、“排量”、“尾气”的世界，将会是什么样子？
