丰田氢能源汽车原理

丰田氢能源汽车原理
丰田氢燃料电池汽车原理是氢气通过燃料电池的正极当中的催化剂（铂）分解成电子和氢离子（质子）。

其中质子通过质子交换膜（ProtonExchangeMembrane）到达负极和氧气反应变成水和热量。

对应的电子则从正极通过外电路流向负极产生电能。

以下是对其的扩展介绍：氢燃料电池：燃料电池是一种能量转化装置，它将燃料的电化学能转化成电能。

它类似于电池一样也是电化学发电装置，因此被称为燃料电池。

对应的采用氢气作为燃料的燃料电池就是氢燃料电池。

它可以理解为水电解成氢气和氧气的逆反应。

因此反应过程既清洁，又高效。

因为它不受传统发动机采用卡诺循环42%左右的热效率限制。

氢燃料电池的效率可轻松达到60%以上。

燃料电池是一类能量转化装置，能够把燃料的电化学能转化为电能，因为其和电池显示，是电化学发电装置，所以称作燃料电池。

采用氢气为燃料的燃料电池即为氢燃料电池。

氢燃料电池能够理解为水电解成氢气以及氧气的逆反应。

氢燃料电池的反应过程既清洁，又高效。

氢燃料电池不受传统汽车发动机采用卡诺循环42%上下的热效率限制，效率能够达到超过六成。

氢燃料电池不像火箭，通过氢气以及氧气燃烧的剧烈反应产生动能，通过催化装置把氢气中的吉布斯自由能释放。

吉布斯自由能是涉及熵以及焓等理论的电化学能。

氢燃料电池的工作原理是，氢气通过电池的正极里面的催化剂（铂）分解成氢离子（也就是质子）以及电子。

其中氢离子通过质子交换膜，到达负极以及氧气反应变成水以及热量，对应的电子从正极通过外电路流向负极产生电能。

氢燃料电池汽车，现在主要采用的是质子交换膜燃料电池技术。

氢燃料电池汽车的系统组成通常涵盖燃料电池堆以及氢气储罐，还有汽车动力电池和燃料电池直流升压转换器，动力控制单元、动力电机。

现在技术领先的燃料电池堆的功率密度在3.0kW/L，所以需要配合直流升压转换器以及汽车动力电池使用。

进而让电压能够适配650伏的高压，驱动汽车动力电机。

与此同时，和汽车动力电池需要电池管理系统BMS相似，燃料电池也需要精密的监控管理系统FCMS，通过放电状态快速调整反应有关的参数数值。

为存储氢气，通常采用70Mpa高压液氢储罐。

扩展知识：
丰田的mirai氢动力车采用的是113KW驱动电机的前驱车型，燃料电池方面搭载了有370块膜片构成的114KW的氢燃料反应堆。

电力来源是依靠储氢罐里的氢和从车辆前部吸入的空气中的氧气在反应堆内发生化学反应。

从工作逻辑来说，主要是以下几个方面。

在车辆起步阶段，依靠动力电池给驱动电机提供电力驱动车辆行驶。

在车辆正常行驶的情况下，燃料反应堆产生的电力通过升压单元升高到驱动电机可以使用的650V的电压驱动车辆行驶，多余的电量给动力电池充电。

急加速的情况下，通过燃料反应堆和动力电池共同为驱动电机提供电力。

车辆制动或减速的情况下，通过电机发电为动力电池充电，实现动能回收。

总体来看，丰田的氢动力系统与丰田的混动系统THS采用了类似的工作逻辑。

按照丰田的说法，氢动力将是未来替代传统燃油车的终极方案。

不过目前来说，由于采用了氢动力车型成本比较高以及加氢站的普及不足导致大规模量产的可
能性不大。

至于说短期范围内氢动力和纯电动哪种动力模式更能走进千家万户目前给出判断尚且过早。

其实氢动力能否取代传统燃油车并不可怕，可怕的是技术的储备与更新换代。