氫燃料汽車工作原理解析

隨著環保法規的升級，新能源車受到了各家車企的追捧，除了眼前的電動車盡享風光外，充滿未來感的氫燃料汽車也是部分車企攻關的重點。在氫燃料汽車全面到來之前，我們不妨對氫燃料汽車提前多些了解。

氫燃料汽車不管帶有多少黑科技，但終究是一臺“車"，所以除動力系統外，與現在成熟度相對較高的電動車沒太多實質性差別，也就是說氫燃料汽車的*之處是在于氫燃料電池，和與之相匹配的是氫燃料的儲存。我們就看看氫燃料電池是如何工作和氫燃料如何實現儲運的。

原理是氫氧結合生成水 真正實現*

目前質子交換膜燃料電池是受眾廣的技術路線，因為其在工作過程中不涉及氫氧燃燒，能量轉化率高、工作過程無污染、可模塊化發電，可靠性高、工作無噪音等優點。

質子交換膜燃料電池的工作原理如下：

電池工作時，向氫電極供應氫氣，同時向氧電極供應氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負電，在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后，反應過程就能連續進行。

工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負極上的催化劑的作用下分解成正氫離子和電子。氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。

兩電極的反應分別為：

總反應為：

多種儲存方式 各有利弊

氫燃料以何種形態裝載汽車上是個大問題，安全性能、能源密度等都是評價其性能的重要指標。目前，氫燃料的儲存方法大體可以分為三種，即高壓儲氫法、液態儲氫法和固體儲氫法。

高壓儲氫法

高壓儲氫法，也稱為氣態儲氫法，是將氫氣加壓儲存在儲氫容器內，形式上和天然氣車CNG氣瓶類似。優點是在三種儲氫方式中成本低，儲氫密度較大，缺點是安全性較低。

液態儲氫法

液態儲氫法是在20．28K（－252．77攝氏度）的超低溫下將氫氣液化，然后儲存在低溫容器內。優點是儲氫密度大，缺點是成本高，附屬系統龐大，故不適合做車載容器。

固體儲氫法

納米儲氫模型

固體儲氫法，是利用固體對氫氣的物理吸附或化學反應等作用，將氫儲存于固體材料中。固態儲存一般可以做到安全、高效、高密度，是氣態儲存和液態儲存之后，有前途的研究發現。目前常見固體儲氫方式有合金儲氫、納米儲氫等。優點是安全穩定，缺點是成本過高。

目前，氫的制取、儲存和攜帶成本高、基建設施投資大等問題困擾著氫燃料汽車的前進之路，近來豐田、現代等車企發布了燃料電池汽車可以說在新能源的路上取得了階段性進步。不過，從大范圍來說，燃料電池汽車還處于探索階段，要使其形成規模，還有許多技術難題需要解決。

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