氢能源汽车主流分为氢燃料电池路线与氢内燃机路线,大家常说的氢能源汽车发动机原理,核心代表是氢燃料电池系统,它不是传统燃油发动机燃烧做功,而是通过氢气和氧气在电堆内部发生电化学反应,直接把化学能转化成电能,再由电机驱动车辆行驶,反应的产物主要是水,整套系统包含氢储供系统、燃料电池电堆、空气供给系统、冷却系统、DC-DC、驱动电机这些核心部件,适合商用车、长途重载等应用场景。
核心部件参数清单
表格
| 部件名称 | 功能说明 |
|---|---|
| 储氢瓶 | 高压储存气态氢气,带压力监测与安全阀组 |
| 氢循环泵 | 把未反应的氢气循环回电堆,提升氢气利用率 |
| 燃料电池电堆 | 由双极板、膜电极 MEA 堆叠组成,是电化学反应核心 |
| 空压机 | 为电堆输送氧气,也就是空气中的氧气参与反应 |
| DC-DC 转换器 | 把电堆输出电压调整到适配整车高压平台 |
| 驱动电机 | 接收电能输出扭矩,带动车轮转动 |
| 冷却系统 | 维持电堆稳定工作温度,保障反应效率 |
氢燃料电池工作流程
第一步,高压储氢瓶输出氢气,经过减压阀调压之后送入电堆阳极侧
第二步,空压机吸入空气,过滤之后把氧气送入电堆阴极侧
第三步,在膜电极上,氢气在阳极分解成氢离子与电子,氢离子穿过质子交换膜到达阴极,电子经过外电路形成电流,输出电能
第四步,氢离子、电子和氧气在阴极结合生成水,随尾气排出
第五步,输出的电能经过 DC-DC 调压,供给驱动电机,多余电能可以存入辅助动力电池,急加速时电池也可以协同补能
补充:氢内燃机原理
氢内燃机属于改良传统内燃机,直接把氢气作为燃料,在气缸内部点火燃烧,依靠燃气膨胀推动活塞做功,机械结构和燃油发动机比较接近,是另一种氢能源动力技术路线。
氢能源汽车发动机原理本质上两种技术路线区分清晰,燃料电池是电化学反应发电驱动,氢内燃机是燃烧氢气机械做功,燃料电池路线没有燃烧过程,能量转换效率更高,两种路线都属于氢能动力技术发展方向。
【常见问题】
问题 1:氢能源汽车发动机原理,燃料电池会像燃油发动机一样有排气高温废气吗
回答 1:氢能源汽车发动机原理当中,燃料电池是电化学反应,主要产物是水,不存在燃油发动机那种高温燃烧废气,工作温度相比传统内燃机更低。
问题 2:氢能源汽车发动机原理,为什么还要搭配辅助动力电池
回答 2:氢能源汽车发动机原理里,燃料电池输出功率响应有一定特性,搭配辅助动力电池可以在急加速时补充电能,回收制动能量,让整车动力输出更加平顺。
问题 3:氢能源汽车发动机原理,氢气是在哪里发生反应
回答 3:氢能源汽车发动机原理核心反应位置就是燃料电池电堆内部的膜电极,氢气和氧气在这里完成电化学反应,输出可用电能。
【免责申明】
本文氢能源汽车发动机原理相关内容为科普介绍,技术方案会随行业迭代升级,相关技术参数与结构以厂商官方技术资料为准,本文仅作知识科普,不构成任何投资、购车建议。
