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燃料电池电动车(FCEV)技术详解

2024-09-26 09:55


综合比较:

电池电动汽车(BEV)适合短途通勤、城市交通,具备高效率、低运营成本和良好的城市适应性。

氢燃料电池汽车(FCEV)在长途运输、重型车辆应用中优势明显,特别是加氢快速、续航里程长。宝马集团副总裁尤尔根·古尔德纳表示,BMW i Hydrogen NEXT的燃料电池能从氢气和空气中的氧气反应产生125千瓦(170马力)的电能,仅排放水蒸气。车辆配备的电力转换器能适配电动系统和峰值功率电池的电压,后者利用制动和燃料电池能量。车上的700bar储氢罐共可存六公斤氢气,确保长续航,且加氢快速,只需三至四分钟。第五代eDrive单元也整合到了该车型中。

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两者相辅相成,分别适用于不同的应用场景,共同推动新能源汽车产业的发展。加上氢气资源的多样性和储运的便捷性,FCEV有望成为未来汽车市场的重要动力解决方案之一。

           

1.2 FCEV工作原理

FCEV的核心工作环节包括氢气供应、电化学反应、电能输出和驱动系统:   

1.氢气供应:氢气通过高压储氢罐或液态储氢装置安全、稳定地输送至燃料电池堆。

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如图,展示了高压氢气罐的技术特点,包括其圆柱形和圆顶结构、多层复合材料(塑料衬里、玻璃纤维和碳纤维增强塑料层)以及技术参数(70 MPa工作压力、5.7 wt%储存密度、1224 L体积、5.0 kg氢气储存)。创新点在于改进塑料衬里和分层模式,减少40%碳纤维用量,提高效率和降低成本,新技术在端部圆顶设计上优于传统技术。

2.电化学反应:在燃料电池堆中,氢气与氧气发生电化学反应,生成水并释放电能。这一过程高效、环保,唯一的副产品是水,实现零排放。

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燃料电池技术的进步,包括结构优化和性能提升。左侧示意图显示新电池采用了更轻薄的气体扩散层,提高了气体扩散性能两倍以上;电解质膜厚度减少三分之一,质子传导率提升三倍;催化剂层使用高活性铂/钴合金,活性提高1.8倍。右侧对比图显示新电池在相同电流密度下电压输出更高,电流密度比2008年模型提高了2.4倍,达到世界顶级水平。这些改进显著提升了燃料电池的整体性能。

来源:汽车电子与软件

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