關(guān)注汽車前沿，未來就在眼前
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有人說，燃料電池汽車將是汽車的未來，因?yàn)樗涞臍錃?，出來的是水，它比燃油汽車環(huán)保，比充電的電動(dòng)汽車更方便，所以燃料電池汽車是汽車的未來。
至于燃料電池汽車是不是汽車的未來，眾說紛紜，在此，小編不置可否，只讓時(shí)間去印證吧。
1.什么是燃料電池汽車
燃料電池汽車（Fuel cell vehicles，F(xiàn)CV）是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動(dòng)力的汽車。它也可以算作電動(dòng)汽車，只不過“電池”是氫氧混合燃料電池。和普通化學(xué)電池相比，燃料電池可以補(bǔ)充燃料，通常是補(bǔ)充氫氣。
與通常的電動(dòng)汽車比較, 其動(dòng)力方面的不同在于燃料電池汽車用的電力來自車載燃料電池裝置,電動(dòng)汽車所用的電力來自由電網(wǎng)充電的蓄電池。因此, 燃料電池汽車的關(guān)鍵是燃料電池。
燃料電池汽車相比較普通電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)在于：你可以在幾分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個(gè)小時(shí)來充滿電。
2.燃料電池
和普通電池一樣，燃料電池也是有正負(fù)極的。燃料電池并不是燒氫氣，而是利用氫氣獲取電子，實(shí)現(xiàn)供電。
氫氧燃料電池一般由陽極、陰極、催化劑和中間的交換膜組成。
產(chǎn)生電力的過程：氫氣經(jīng)過含有催化劑層的質(zhì)子交換膜，在這里氫氣受壓通過鉑催化劑，分解成兩個(gè)氫質(zhì)子和兩個(gè)電子，這些電子會(huì)驅(qū)動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)，氫質(zhì)子與氧在薄膜的另一端結(jié)合成水，以蒸汽“廢氣”的形式排出。隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)行，電子不斷發(fā)生轉(zhuǎn)移，就形成了驅(qū)動(dòng)汽車所需的電流。其原理圖如下。
整個(gè)過程不是氫氣燃燒產(chǎn)生電能，而是氫氣在催化劑的作用下悄無聲息地釋放出電子，從而產(chǎn)生電能，所以對(duì)于燃料電池來說催化劑和中間的質(zhì)子交換膜是核心。
3.燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)
燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)一般為下圖所示的結(jié)構(gòu)。
以下以豐田的Mirai為例來介紹一下。
豐田的Mirai在2014年就在日本上市了，售價(jià)大約在30萬人民幣左右。Mirai的充氣時(shí)間只要3到5分鐘，充滿后續(xù)航里程可以達(dá)到502公里，要比正常行駛的特斯拉Model S還要多出100公里。
其結(jié)構(gòu)如下圖所示。
豐田Mirai燃料電池汽車的工作原理可以觀看下面的視頻：
4.如何制氫？
目前制備氫氣最好的方法是通過電解水來獲取氫氣，即用電將水分解成氧氣和氫氣。目前最好的電解水系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化率只有 80%，并不怎么高效。
另外一種方式是利用甲烷轉(zhuǎn)化，但這個(gè)過程卻會(huì)造成污染。蒸汽被加熱到700到1000°，然后與甲烷結(jié)合生成氫氣和一氧化碳，以及少量二氧化碳。得益于水力壓裂法生產(chǎn)的大量天然氣，美國有95%的氫氣通過這種方法來制造。
當(dāng)然最好的氫氣制備方式是利用生物催化劑等在常溫下將水轉(zhuǎn)化成氫氣，但這方面的技術(shù)還不成熟。
4.燃料電池汽車是否環(huán)保？
就像很多人質(zhì)疑電動(dòng)汽車是否環(huán)保一樣，燃料電池汽車是否是環(huán)保的呢？
首先，它與電動(dòng)汽車一樣，汽車本身是不產(chǎn)生任何廢氣的。但是大家都知道國家發(fā)電的主要方式是燒煤，而這個(gè)過程是有污染的。其實(shí)，制備氫氣燃料要消耗比普通電動(dòng)汽車更多的能源。不管是采用電解法制氫還是甲烷轉(zhuǎn)化都需要能量。
下面這張圖更好的說明了氫氧燃料電池汽車消耗的能量比普通電動(dòng)汽車更多。
至少從現(xiàn)在來看氫氧燃料電池汽車并不是更加環(huán)保的，但是相信隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，未來制備氫氣的方式將更加簡單、高效。
6.氫氣儲(chǔ)存的安全性和成本？
大家都知道氫氣是高度易燃易爆的，所以開著氫氧燃料電池汽車千萬不要出事故，一旦搞不好，那可是會(huì)爆炸的。
對(duì)于車內(nèi)氫氣需要安全可靠的高壓容器來儲(chǔ)存。此外，氫氣還有一個(gè)特性是和一般金屬接觸時(shí)會(huì)使之脆化，稱為“氫脆”。這要求氫氣的儲(chǔ)運(yùn)要由特殊的有機(jī)材料或者合金材料制成的容器進(jìn)行。
盡管現(xiàn)在這類容器在安全性和成本控制上已經(jīng)有了很大進(jìn)步，但和只需要密封和防高溫的油箱或者鋰電池相比，一個(gè)承壓350個(gè)大氣壓還要防氫脆的容器要貴出很多——豐田的儲(chǔ)氫罐是采用多層CFRP和凱夫拉的復(fù)合材料制成，其成本也是非常高的。
此外，氫氣的制備和儲(chǔ)存都是非常昂貴的，一個(gè)加氫站的建設(shè)比一個(gè)加油站貴多了。日本的一些加氫站站內(nèi)有數(shù)臺(tái)加氫機(jī)。每一臺(tái)加氫機(jī)，在每小時(shí)內(nèi)，可為5-6輛氫燃料電池汽車加注氫氣，加注壓力與車內(nèi)的儲(chǔ)氫罐壓力相同，都為70MPa，每輛車加注時(shí)間3分鐘。
至于價(jià)格，目前該加氫站的售價(jià)為1000日元/kg，每公斤約合人民幣52元。當(dāng)然，這個(gè)我們不能直接和汽油升的概念相提并論。畢竟液態(tài)氫和日常的汽油是處在不同壓力和不同溫度下。
加氫的過程也需要及其小心，一旦氫氣泄漏，遇到明火就會(huì)爆炸，所以加氫的的槍頭和車內(nèi)加氫口都是要特殊設(shè)計(jì)而且要密封性非常好。
7.哪些廠商在做燃料電池汽車？
雖然燃料電池汽車在現(xiàn)在還有很多的技術(shù)難點(diǎn)需要突破，但是已經(jīng)有很多汽車廠商走在了前列，他們已經(jīng)研發(fā)出或者正在研發(fā)燃料電池汽車，下面就來一一列舉一下。
豐田Mirai
前面已經(jīng)介紹過了豐田的Mirai，該車已經(jīng)上市了，豐田在這方面是走在前列的。
本田FCV
本田在2015北美車展上全球首發(fā)了FCV概念車，該車為本田旗下最新款氫燃料電池汽車。據(jù)悉，F(xiàn)CV量產(chǎn)版將會(huì)于2016年3月在日本正式上市。
奔馳燃料電池版GLC
除了日系廠商之外，德系廠商似乎也對(duì)燃料電池技術(shù)充滿了興趣。目前德國汽車廠商奔馳正在開發(fā)燃料電池SUV車型，并且表示到2017年將會(huì)有型號(hào)為GLC F-Cell的燃料電池新車發(fā)布，并且這款將在2017年的法蘭克福車展上公開亮相。
寶馬燃料電池版i8
日前，寶馬公司宣布其基于i8車型打造了一款氫燃料電池試驗(yàn)車型，這款新車的最大功率可達(dá)188kW。據(jù)悉，該車搭載的的氫燃料技術(shù)有望在2020年正式投產(chǎn)。
大眾/奧迪燃料電池汽車
大眾和奧迪在燃料電池汽車方面都有所作為，部分車型是基于現(xiàn)有的車型進(jìn)行改造的，它們包括Golf、奧迪A7和奧迪Q6車型。
8.你是否看好燃料電池汽車？
能看到這的童鞋都是真愛，也不枉我編輯到大半夜。來投個(gè)票，你是否看好燃料電池汽車呢？
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