新紀元的到來 聊聊燃料電池汽車那些事（一）

燃料電池技術並不是什麼新鮮技術，其基本原理在19世紀末就已被科學家發現了，而其被應用於車輛之上則是在上世紀60年nian代dai末mo。當dang時shi，燃ran料liao電dian池chi汽qi車che的de性xing能neng和he製zhi造zao成cheng本ben都dou無wu法fa與yu當dang時shi搭da載zai汽qi油you發fa動dong機ji的de汽qi車che相xiang媲pi美mei。隨sui著zhe燃ran料liao電dian池chi技ji術shu的de不bu斷duan改gai進jin，加jia上shang汽qi車che生sheng產chan商shang在zai燃ran料liao電dian池chi汽qi車che研yan發fa上shang的de不bu斷duan投tou入ru
，終zhong於yu有you兩liang款kuan燃ran料liao電dian池chi車che型xing於yu2014年實現了量產並推向市場，這兩款車型分別是現代Tucson FCV以及豐田Mirai。上shang述shu兩liang款kuan車che型xing的de量liang產chan真zhen正zheng把ba人ren們men帶dai進jin了le燃ran料liao電dian池chi汽qi車che的de新xin時shi代dai。本ben文wen將jiang為wei大da家jia介jie紹shao一yi下xia燃ran料liao電dian池chi汽qi車che的de發fa展zhan曆li程cheng與yu現xian狀zhuang，希xi望wang大da家jia能neng對dui燃ran料liao電dian池chi汽qi車che這zhe種zhong新xin鮮xian事shi物wu有you一yi個ge更geng深shen入ru的de認ren識shi。

● 2014年是量產型燃料電池汽車元年

　　2014年6月10日，量產型的現代Tucson FCV正式登陸美國加州市場。該車型通過租賃的方式以499美元（約合人民幣3098元）的月租進行出租。該車於今年5月份在英國上市
，售價為53105英鎊
，減去15000英鎊的政府補貼
，用戶隻需用38105英鎊（約合人民幣37.1萬元）即可買到一台現代Tucson FCV燃料電池車。

　　豐田Mirai在2014年12月15日上市，欲複製豐田普銳斯的成功。“Mirai”在日語中意為“未來”。豐田寄予Mirai車型的是其對新能源汽車未來的憧憬。在混合動力汽車市場獲得一定成績的豐田欲借助Mirai車型開拓燃料電池汽車這片新藍海。

　　相比現代Tucson FCV，豐田Mirai在動力性能和續航裏程上都有一定的優勢。兩車的動力係統輸出功率已達到甚至超越1.8升自然吸氣汽油發動機的水平，加上超過400公裏的續航裏程
，使兩車具備了較好的實用性。

● 量產型燃料電池汽車的結構

　　下麵以豐田Mirai為例簡單介紹一下燃料電池汽車的結構。豐田Mirai是以氫氣為燃料的。在燃料電池中，氫氣在催化劑的作用下與氧氣發生化學反應產生電能。“燃燒”之後的氫氣會變成水，該反應過程理論上是無汙染的。豐田Mirai的氫燃料存儲在高壓儲氫罐中，該儲氫罐采用了碳纖維材質製造，分別位於底盤中部和尾部，總容積為122.4升，充滿一次氫氣約需3分鍾。

　　燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)位(wei)於(yu)前(qian)排(pai)座(zuo)椅(yi)下(xia)方(fang)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)能(neng)直(zhi)接(jie)驅(qu)動(dong)位(wei)於(yu)發(fa)動(dong)機(ji)艙(cang)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)。電(dian)動(dong)機(ji)進(jin)行(xing)能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)獲(huo)得(de)的(de)電(dian)能(neng)將(jiang)經(jing)過(guo)動(dong)力(li)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)儲(chu)存(cun)在(zai)位(wei)於(yu)車(che)輛(liang)尾(wei)部(bu)的(de)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)中(zhong)。

　　隻要給燃料電池不斷地供給氫氣和氧氣，就能源源不斷地獲得電能，而其產物理論上是完全無汙染的水。從豐田Mirai的身上
，我們似乎能窺見“隻有藍天、沒有霧霾”的未來環保社會景象。而各位可能不知道的是
，燃料電池技術的基本原理是在19世紀末發現的。

　　上圖裝置①是氣體電極電池，裝置②是一個電解水的裝置。該實驗裝置是為了驗證氣體電極電池產生了電能。陰極（圖中的“-”）和陽極（圖中的“+”）上發生的具體化學反應方程式如上圖所示。氣體電極電池的工作原理為燃料電池的誕生奠定了理論基礎。

　　現在最新的燃料電池汽車大多采用質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell
，簡稱為“PEMFC”），結jie構gou示shi意yi圖tu可ke參can看kan上shang圖tu。圖tu中zhong，陽yang極ji為wei氫qing燃ran料liao發fa生sheng氧yang化hua的de場chang所suo
，陰yin極ji為wei氧yang化hua劑ji還hai原yuan的de場chang所suo，兩liang極ji都dou含han有you加jia速su電dian極ji電dian化hua學xue反fan應ying的de催cui化hua劑ji
，質zhi子zi交jiao換huan膜mo作zuo為wei電dian解jie質zhi傳chuan導dao氫qing離li子zi向xiang陰yin極ji轉zhuan移yi。雖sui然ran質zhi子zi交jiao換huan膜mo燃ran料liao電dian池chi技ji術shu比biWilliam Robert Grove的氣體電極電池晚出現一百多年，但其內在化學反應原理是一致的。

　　woxiangjuedabufenxiaofeizhedoubuhuixiangyaochaikaizijideranliaodianchichederanliaodianchikankanneibushiruhegongzuode。duiyuputongxiaofeizhelaishuo，womenzhixuzhidaoranliaodianchiqichederanliaodianchigongzuosuoxuderanliaoweiqingqiheyangqi
，fadianhoudechanwuweiwuwurandeshuijike。

● 燃料電池技術的實用化

　　20世紀50年代，GE（通用電氣）資助了PEMFC質子交換膜燃料電池的研究。上世紀60年代，美國NASA（國家航空航天局）的“阿波羅登月計劃”中就是采用燃料電池為太空船提供電力和飲用水的。可見，在那時候，燃料電池已是一種被驗證的成熟技術。

　　初期的民用燃料電池發電效率、輸出功率

、使用壽命、體積等性能參數都遠遠比不上當時的內燃機
，沒有出現量產的燃料電池汽車也在情理之中。

　　正(zheng)是(shi)因(yin)為(wei)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)民(min)用(yong)領(ling)域(yu)，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)生(sheng)產(chan)商(shang)看(kan)到(dao)了(le)市(shi)場(chang)前(qian)景(jing)
，願(yuan)意(yi)投(tou)入(ru)資(zi)源(yuan)進(jin)行(xing)開(kai)發(fa)，逐(zhu)步(bu)提(ti)升(sheng)了(le)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)效(xiao)能(neng)並(bing)降(jiang)低(di)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)浪(lang)潮(chao)也(ye)催(cui)生(sheng)出(chu)了(le)如(ru)PLUG、Ballard、FuelCell等世界知名燃料電池供應商。