【燃料電池車】燃料電池車市場空間 燃料電池車原理圖

燃料電池汽車的工作原理

燃料電(dian)池汽車(che)(che)(che)（FCV）是一種(zhong)用車(che)(che)(che)載燃料電(dian)池裝置(zhi)產(chan)生的(de)電(dian)力(li)作為動力(li)的(de)汽車(che)(che)(che)，可以減(jian)少對(dui)外國石油的(de)依賴(lai)，降低有(you)害(hai)氣體(ti)(ti)的(de)排(pai)(pai)放。燃料電(dian)池汽車(che)(che)(che)使用氫氣而(er)非汽油，不(bu)會排(pai)(pai)放有(you)害(hai)氣體(ti)(ti)。這項技(ji)術(shu)的(de)潛力(li)非常(chang)巨大，但(dan)仍有(you)一些(xie)技(ji)術(shu)挑戰(zhan)有(you)待克服(fu)。

1、電力(li)控(kong)制單位--管理(li)電流(liu)。

2、電動機(ji)--與內(nei)燃(ran)機(ji)相比驅動車輛更(geng)為(wei)安靜、順滑(hua)和高(gao)效，更(geng)少(shao)需要保養維(wei)護。

3、電池組(zu)--讓氫氣與氧氣產生化學反應產生電流。

4、高輸出(chu)電(dian)池--回(hui)吸引剎(cha)車產生的電(dian)力(li)(li)并對電(dian)動機(ji)提供(gong)補充(chong)電(dian)力(li)(li)。

5、氫氣(qi)儲存罐(guan)--以極高的壓力儲存氫氣(qi)。

收益

更少的溫室氣體排放

汽(qi)油車(che)和(he)柴油車(che)要(yao)排(pai)放溫室氣(qi)體，主要(yao)是二氧化碳，可以導致全(quan)球氣(qi)候變化。而燃料電池(chi)汽(qi)車(che)使用純(chun)氫，排(pai)放出(chu)來(lai)的只(zhi)有水(shui)和(he)熱量，不產生(sheng)溫室氣(qi)體。

雖然工廠生(sheng)產氫(qing)氣也會產生(sheng)溫(wen)(wen)室氣體(ti)，但相比之下，產生(sheng)的(de)溫(wen)(wen)室氣體(ti)量要遠小(xiao)于傳統汽車的(de)排放量。

減少石油依賴

因為使(shi)用氫氣(qi)，可(ke)以(yi)減少對海(hai)內外石油、煤炭和天(tian)然氣(qi)的依賴(lai)，而生產氫氣(qi)只需一些可(ke)再生資源，如水、沼(zhao)氣(qi)和農業廢棄物(wu)等(deng)。這(zhe)將使(shi)國家減少對石油的依賴(lai)度(du)，不易受多變的石油價格的沖擊。

減少空氣污染物

公路汽(qi)車對空(kong)氣(qi)(qi)污(wu)染產(chan)生(sheng)巨大的影(ying)響，而燃(ran)(ran)料電(dian)池汽(qi)車不(bu)產(chan)生(sheng)煙(yan)霧和(he)有害(hai)顆粒(li)。如(ru)果(guo)氫氣(qi)(qi)是從礦(kuang)物燃(ran)(ran)料中提取的，也會產(chan)生(sheng)一些(xie)污(wu)染，但遠低于常規(gui)汽(qi)車尾氣(qi)(qi)的污(wu)染。

挑戰

目前可供選擇的車型還不多，加氫站還不普遍，現在主要是在美國加州在進行推廣。燃料電池汽車的推廣任重道遠。

車輛成本

目前燃料電池汽(qi)車(che)要比傳(chuan)統汽(qi)車(che)和混合(he)動力汽(qi)車(che)更(geng)加昂貴，但(dan)價(jia)格(ge)已經在逐年下降(jiang)，美國能源(yuan)部到(dao)2017年的目標(biao)是(shi)30美元(yuan)/千瓦。制造商應該不(bu)斷降(jiang)低成本(ben)，特別是(shi)燃料電池和氫儲存的價(jia)格(ge)，以便與傳(chuan)統汽(qi)車(che)更(geng)好地競爭。

加氫站

目前氫氣生產、運輸和加氫站的(de)基礎設施建設還非常(chang)薄弱，尚不足以支撐燃料電池汽車的(de)大規模使用(yong)。

美國能源部與(yu)其他聯邦機構聯合學術機構、汽車(che)制造商研究部署氫(qing)基礎設施的解決(jue)方案。預(yu)計到2015年底，加(jia)(jia)利福尼亞(ya)將有50多個(ge)加(jia)(jia)氫(qing)站對外開放。

燃料電池的耐久性和可靠性

目前燃(ran)料(liao)電池(chi)系統(tong)沒有(you)內(nei)燃(ran)機(ji)耐(nai)用，特別是(shi)在某(mou)些極端溫度和濕度下。目前燃(ran)料(liao)電池(chi)的耐(nai)久(jiu)性只(zhi)有(you)商業化目標的一(yi)半。過(guo)去數年，燃(ran)料(liao)電池(chi)汽車(che)的耐(nai)久(jiu)性已經大(da)幅度提高，從原來的3.2萬公(gong)里(li)上升到12萬公(gong)里(li)，但專家們(men)認為必須要達到24萬公(gong)里(li)才(cai)能與(yu)傳統(tong)汽車(che)相競爭。

公共教育

必須讓公眾了解燃料電池的優點(dian)。正(zheng)如任何(he)新車上市時，消費者總是擔心其(qi)安(an)全性(xing)和可靠性(xing)。公共(gong)教育可以加快這(zhe)一(yi)過程。

燃料電池汽車普通使用聚合物電解質膜（PEM）燃料電池，也被稱作質子交換膜電池，使用氫氣和空氣中的氧氣產生發電。下圖顯示了電池的工作原理。

燃料電池組

大多數燃料(liao)電(dian)池(chi)(chi)產(chan)生的(de)電(dian)壓(ya)僅有1.16伏，遠遠達不(bu)到汽車的(de)電(dian)力需求(qiu)。因此必須將許多電(dian)池(chi)(chi)組裝成電(dian)池(chi)(chi)堆棧。燃料(liao)電(dian)池(chi)(chi)產(chan)生的(de)潛在(zai)電(dian)量(liang)取決于電(dian)池(chi)(chi)的(de)性能與電(dian)池(chi)(chi)的(de)數量(liang)。