首页 > 新闻 > 汽车电子

氢燃料电池推动电动汽车发展

Sam Holland 2019-06-12

随着全球汽车工业逐渐不再使用化石燃料,电动汽车成为现实。消费者联盟和美国忧思科学家联盟在2013年进行的一项调查显示,42%的美国人可以使用如今的电动汽车。与产生温室气体排放的传统汽油和柴油动力汽车不同,电动汽车通过消除汽车和卡车排气管排放的碳、一氧化二氮和颗粒污染物,正在帮助应对气候变化。pnc电子头条

 pnc电子头条

目前,最受欢迎的是由锂离子电池提供动力可在电动汽车充电站充电的电动汽车。更有效的选择是在汽车的发动机舱中使用氢气和燃料电池技术。根据最新研究,这些系统的制造成本可能要低得多。pnc电子头条

 pnc电子头条

氢燃料电池推动电动汽车发展pnc电子头条

氢动力汽车充电。图片由Wheels.ca提供。 pnc电子头条

 pnc电子头条

燃料电池如何工作?pnc电子头条

 pnc电子头条

氢动力汽车是一种电动汽车,其发动机和电子设备由氢气提供动力。它们被归类为电动汽车,因为它们完全依靠电力运行。另一方面,电池供电的电动汽车使用锂离子电池启动发动机,并为车内和车身的所有电子设备提供动力。氢动力电动汽车在燃料电池单元内使用氢气和氧气为电动机供电,为二次电池充电,并为其他电力系统供电。燃料电池中使用的氢气是从碱性水电解获得的。pnc电子头条

 pnc电子头条

典型的燃料电池系统由四个基本部分组成:阳极、阴极、电解质和催化剂。电解质是使用质子交换膜(PEM)分离阳极和阴极的,催化剂是铂带,有助于加快化学反应。阳极由罐内的氢气供给,而来自大气的氧气沿管道流向阴极。氢气与催化剂接触后会分裂成带正电的氢离子(H +)和电子。氢离子迁移到阳极,而电子迁移到阴极,产生电流。燃料电池中的反应可简单地表示为氢(H)+氧(O)=电+水蒸气(H2O),其中电和水是最终产物。pnc电子头条

 pnc电子头条

燃料电池电动汽车 VS 电池供电的电动汽车pnc电子头条

 pnc电子头条

电池驱动的电动汽车的行驶里程受电池容量的限制,而充满氢油箱的氢气燃料电池汽车和卡车可以行驶更远。此外,在堵车,氢动力电动汽车可以通过切换到“空转”模式暂时关闭燃料电池从而节省电力。在加油方面,燃料电池电动汽车能与在三到五分钟内就能装满汽油的汽油/柴油发动机汽车相媲美。例如,2019年的丰田Mirai氢动力电动汽车只用了五分钟即可装满丰田燃料电池组,行驶300英里。相比之下,特斯拉Model 60KWh电池需要充电大约9.5小时才能行驶300英里。氢燃料电池电动汽车比电池驱动的汽车便宜得多。Lancaster大学的学者最近的研究显示,一种名为KMH-1的新材料使基于氢燃料电池的汽车的成本比基于电池的汽车的成本低五倍。pnc电子头条

 pnc电子头条

具有巨大潜力的氢动力电动汽车新材料pnc电子头条

 pnc电子头条

由David Antonelli教授带领的一个科学家团队开发了一项新技术,利用一种由氢化锰制成的新材料来优化电动汽车的氢燃料电池发动机。这种新材料被命名为KMH-1(Kubas锰氢化物-1的简称)。它的结构基于Kubas Binding:一种在分子水平上通过增加原子间的距离来构造氢气的技术。KMH-1是一种分子筛,它与现有的燃料电池一起工作,可以储存比传统系统多四倍的氢气。pnc电子头条

 pnc电子头条

KMH-1研究成果已发表在《能源与环境科学》杂志上,DOI:10.1039 / C8EE02499E。研究人员表示,该技术将应用在汽车和重型车辆上,更多应用还有待探索。一些著名的公司和机构为进一步发展提供资金,包括克莱斯勒、IREQ、EPSRC、南威尔士大学和曼彻斯特大学。 pnc电子头条

 pnc电子头条

局限性pnc电子头条

 pnc电子头条

氢燃料电池系统与所有现有的可再生技术系统一样面临着相当大的挑战。首先,虽然总体目标是生产低碳排放的车辆,但氢的商业化生产本身就会导致温室气体排放,进而导致全球变暖。此外,由于该技术相对较新,尚未普及,电动车车主只能在附近有氢站的地方使用汽车。pnc电子头条

 pnc电子头条

氢燃料电池推动电动汽车发展pnc电子头条

氢燃料电池。图片由Bigstock提供。pnc电子头条

 pnc电子头条

结论pnc电子头条

 pnc电子头条

氢动力燃料电池电动汽车与电池型电动汽车相比具有许多优势,包括低成本、高功率密度和更多里程。随着Lancaster大学开发的新燃料电池技术以及其他领先研究机构对发动机设计的改进,不久后我们就可以看到更节能的电动汽车和行驶里程更长的卡车。pnc电子头条