燃料電池汽車的工作原理和優(yōu)缺點簡介

燃料電池汽車( FCV) 是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動力的汽車。與通常的電動汽車比較, 其動力方面的不同在于FCV 用的電力來自車載燃料電池裝置, 電動汽車所用的電力來自由電網(wǎng)充電的蓄電池。

一、燃料電池汽車的工作原理

燃料電池汽車的工作原理是，作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧氣發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生出電能來帶動電動機工作，由電動機帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而帶動汽車的前橋（或后橋）等行走機械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動電動汽車前進。

燃料電池的反應(yīng)結(jié)果會產(chǎn)生極少的二氧化碳和氮氧化物，副產(chǎn)品主要產(chǎn)生水，因此被稱為綠色新型環(huán)保汽車。燃料電池汽車是電動汽車的一種，其核心部件燃料電池。通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能動力。

燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求。

二、燃料電池電動汽車的優(yōu)點

1、排放幾乎為零：燃料電池采用的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水。它本身工作不產(chǎn)生CO和CO2 ，也沒有硫和微粒排出，沒有高溫反應(yīng)，也不產(chǎn)生NO x 。如果使用車載的甲醇重整催化器供給氫氣，僅會產(chǎn)生微量的CO和較少的CO2 。

2、能量轉(zhuǎn)化效率高：燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率可高達60%～80%，為內(nèi)燃機的2～3倍。

3、壽命長：燃料電池本身工作沒有噪聲，沒有運動性，沒有振動，其電極僅作為化學(xué)反應(yīng)的場所和導(dǎo)電的通道，本身不參與化學(xué)反應(yīng)，沒有損耗，壽命長。

4、燃料來源廣泛：氫燃料來源廣泛，可以從可再生能源獲得，不依賴石油燃料。

燃料電池的種類繁多，通?？梢砸罁?jù)其工作溫度、燃料種類、電解質(zhì)類型進行分類。按工作溫度，燃料電池可分為高、中、低溫型三類。工作溫度從常溫至100℃為低溫燃料電池；工作溫度100℃～300℃為中溫燃料電池；工作溫度在500℃以上為高溫燃料電池。按燃料來源，燃料電池可分為兩類，第一類是直接式燃料電池，即燃料直接使用氫氣；第二類是間接式燃料電池，其燃料是通過某種方法把氫氣（H2）、甲烷（CH4）、甲醇（CH3OH）或其他烴類化合物轉(zhuǎn)變成氫或富含氫的混合氣供給燃料電池。按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為五類：①堿性燃料電池（AFC）。②磷酸型燃料電池（PAFC）。③固體氧化物燃料電池（SOFC）。④熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）。⑤質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）。

三、燃料電池電動汽車的缺點

目前大部分氫燃料電池的綜合能量轉(zhuǎn)化率，遠(yuǎn)沒有純電動高，如果是可再生方法，效率一般較發(fā)電為低，相比純電動是能源的浪費，會增加行駛成本；如果是化石能源生成，即時是副產(chǎn)物，也總歸是產(chǎn)生污染的生產(chǎn)過程的副產(chǎn)物；如果是電力制氫，白白增加一道造成能量損耗的工序。綜合起來單就行駛的能源消耗可能沒有純電動或插電混動經(jīng)濟環(huán)保。

氫燃料電池技術(shù)不夠成熟

成本較高目前缺乏加氫的基礎(chǔ)設(shè)施，而且跟充電站的建設(shè)一樣，存在先有雞還是先有蛋的困境，而且不像汽車充電起步初期可以多利用家庭設(shè)備推動普及，慢慢擴展到公共充電樁和大型快速充電站，而只能一步調(diào)到大型加氫站。早期基礎(chǔ)設(shè)施推廣阻力大，反過來造成燃料電池汽車銷量難以擴大。這個是最大的硬傷。另外燃料電池汽車如何加注發(fā)電用的燃料就是個問題。