五个问题带你了解氢燃料电池车

　　说起新能源车，大家耳熟能详的有纯电动车、插电式混合动力车等，今天，我们的主角则是另外一种形式——氢燃料电池车。近年来，随着国内外氢能产业的不断发展，氢燃料电池车作为氢能产业链下游集成应用中最为重要的一环，受到了广泛的重视。

　　什么是氢燃料电池车

　　氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置，氢燃料电池车的驱动力来自于车上的电动机，就像纯电动车一样。

　　虽然“氢燃料电池”这五个字里面，有“电池”这两个字，但实际上，它和我们日常用的那种小电池，或者汽车上的锂电池，都不太一样。燃料电池其实是一个能把燃料中的化学能转换成电能的发电装置。所以这个“燃料电池”是需要不断加入“燃料”才能产生电的，而这个燃料，最常见的就是氢。

　　

　　虽然任何能分解出氢气的碳氢化合物，例如天然气、醇、或甲烷等，都可以分解出氢，但分解的产物中含有二氧化碳，也就是不那么环保了，所以最终在汽车上使用的燃料电池，都是直接使用氢气作为“燃料”，最后排出的就只有水和热量，没有任何污染。

　　氢燃料电池的工作原理是什么？

　　储氢罐中的氢与空气中的氧在燃料电池中发生化学反应，并将化学能转化为电能，从而推动电动机运转，反应后只会产生水或水蒸气。

　　氢燃料电池车的动力系统构成

　　

　　氢燃料电池车的动力系统主要由以下几部分构成：

　　（1）燃料口：氢气燃料的加注口，直接连在氢气储罐上。

　　（2）蓄电池：减速时帮助制动，并将部分机械能转化为电能储存起来；加速时释放储存的电能帮助加速。

　　（3）高压氢气储罐：内部充满高压氢气作为汽车的燃料。其内部压力一般为35MPa，少部分车辆可达到70MPa。

　　（4）安全装置：当汽车发生碰撞或者氢气泄露时，切断燃料电池的氢气供给。

　　（5）PEMFC（质子交换膜燃料电池）电堆：氢燃料电池车最核心部件，为电动发动机供电，保证汽车平稳行驶。

　　（6）发动机（电动）：汽车的直接动力源。

　　（7）驾驶系统：连接驾驶室，控制车辆运行状态。

　　氢燃料电池之肺——空压机

　　燃料电池系统由电堆和BOP（Balance of Plant）构成。燃料电池BOP为电堆稳定运行提供了必要的外部环境，包括空气系统、冷却系统、增湿系统、功率输出控制等部分组成。

　　

　　对于燃料电池系统来说，如果把燃料电池系统比作人体，电堆可以比拟为燃料电池的“心脏”，那么空压机可以称之为燃料电池的“肺”。同样，燃料电池系统的高性能输出需要强大的“心-肺功能”。

　　氢燃料电池汽车中的碳化硅应用

　　在电动车中，碳化硅的主要应用是在电驱动系统、OBC和DCDC中，那么在氢燃料电池的系统下，碳化硅的具体应用是什么？

　　上面提到的空压机，其功率配置是燃料电池系统功率的20%左右，因此提高空压机效率，降低成本是设计的重要目标。

　　空压机是空气循环系统的核心，其性能对燃料电池系统的效率、紧凑性等有着重要影响，在其他条件相同的情况下，一个与燃料电池系统匹配程度高的空气压缩机往往能直接提升燃料电池的整体性能。

　　

　　燃料电池用离心式空压机具有“三高”属性：高转速、高性能、高效率。“三高”属性给离心式空压机系统及其电力电子驱动器带来了巨大的技术挑战。随着碳化硅等宽禁带半导体的出现及应用，更好地解决了这个问题，碳化硅具有“高频”、“高耐压”、“低导阻”特性，使功率半导体控制装置获得更高的开关频率、更高的效率和更小的体积，有助于燃料电池的高压辅助系统提升功率密度和集成度。

　　许多朋友觉得氢燃料电池离我们还很远，其实也没那么远。毕竟，新能源将是未来的主导，而氢燃料电池车有这么多优点，展望未来，用氢作为燃料的汽车一定是大放光彩的，前途绝对光明，对环境也足够友好。

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