带你了解你不知道的氢能汽车
小德喵喵 2021-11-10原创 科创茶话
关键词
氢能汽车氢燃料电池车

氢能汽车,是以氢作为能源的汽车,将氢反应所产生的化学能转换为机械能以推动车辆。

氢能汽车分为两种,一种是氢内燃机汽车是以内燃机燃烧氢气(通常通过分解甲烷或电解水获得)产生动力推动汽车。另一种是氢燃料电池汽车是使氢或含氢物质与空气中的氧气在燃料电池中反应产生电力推动电动机,由电动机推动车辆。

下面介绍一下两种氢能车的区别:

从排放角度来看,氢内燃机汽车是传统汽油内燃机车的改动的版本,直接燃烧氢,会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物,而氢燃料电池车实质是离子质子分离然后再与氧气结合的过程,因此过程中就只生成水。

从效率角度来说,氢内燃机汽车的效率在30%-40%,但氢燃料电池车可以达到60%-70%,也就是说差不多两倍的效率。因此,同样的同等量的氢气氢燃料电池车由于效率高,能够实现两倍于氢内燃机汽车的续航里程。

氢内燃机汽车我们这里不着重介绍,很多朋友可能了解过,这里主要为大家介绍氢燃料电池车。

氢燃料电池车的核心部件是氢燃料电池发动机。氢燃料电池发动机是由电堆、氢气供给循环系统、空气供给系统、水热管理系统、电控系统和数据采集系统六大组成部分,是氢汽车的功能系统。

氢燃料电池发动机是新一代零污染环保发动机,它将氢气与氧气通过电化学反应产生电能的能量转化装置,其过程不涉及燃烧,无机械损耗,能量转换率高,产物仅为电、水和热,零污染,低噪音。

它的构成有以下几部分:

一、电堆;

二、氢气循环系统;

三、空气循环系统;

四、水热管理系统;

五、电控系统;

六、数据采集系统;

这里面最核心的是电堆,它是由多个燃料电池单体以串联方式层叠组合构成的,是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。每个电池单体由双极板和膜电极两大部分组成,催化剂、质子交换膜和碳布/碳纸构成了膜电极,是氢气与氧气发生化学反应产生电能的场所。电堆具体的工作方式这里不详细赘述,有兴趣的可以自行了解。

从以上的介绍可以了解到,同样是氢能汽车,氢燃料电池汽车在环保、续航、可持续性等方面都优于氢内燃机汽车,未来也是氢能汽车发展的主流方向。同样,氢燃料电池的兴起也带动了一系列科学技术的发展,比如膜技术、制氢,储氢等等。

在对比已经发展比较成熟的锂电池汽车,锂电池的续航能力、再回收等问题也一直被诟病,不然巨头宁德时代也不会研究“钠”电池。当然这里不是说锂电池汽车不好,同样是新能源汽车,锂电池汽车由于成本低等原因更适合家用小汽车,而氢燃料电池汽车由于成本高、动力强,更适合载重汽车。





[修改于 2 个月前 - 2021-11-10 17:02:34]

来自:综合交流区 / 科创茶话严肃内容:专业科普
13
XZGSW1
2个月12天前
1楼

家用轿车的油箱容积通常是50L左右,把这个体积翻倍,留出100L的体积用来放高压气瓶储存氢气,气瓶压力按200公斤算,可以储存的氢气大概是20标准立方,或者1800克。这些氢气与氧气完全燃烧释放的能量约是5万大卡。相当于5公斤汽油完全燃烧释放的能量。所以不解决氢气的储存问题,汽车上用氢气就不现实。



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5
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马龙
2个月12天前
2楼

储存氢气的容器在出车祸时会不会爆炸?如果爆炸那就太危险了。

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布布卡
2个月12天前
3楼

如果一辆氢气车在地下停车场泄露,按照氢气那么宽的爆炸极限,感觉很危险

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薛定谔的猫
2个月12天前
4楼

氢气燃料电池能否使用不纯的气体作为原料,比如大部分的氢气与饱和烃类和惰性气体的混合气。

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小德喵喵作者
2个月11天前
5楼
引用薛定谔的猫发表于4楼的内容
氢气燃料电池能否使用不纯的气体作为原料,比如大部分的氢气与饱和烃类和惰性气体的混合气。

袁老师可以来研究研究 sticker


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spadger
2个月11天前
6楼

氢能最大的问题是储存,密度太小了。35Mpa或者70Mpa的气瓶没那么容易做。还有氢脆问题,氢气爆炸极限又宽,地库泄露爆炸太危险。

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spadger
2个月11天前
7楼

交通工具上体积比重量更重要,目前来看电池包比氢罐更安全一些。

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Zhang_TTL
2个月10天前
8楼
引用spadger发表于6楼的内容
氢能最大的问题是储存,密度太小了。35Mpa或者70Mpa的气瓶没那么容易做。还有氢脆问题,氢气爆炸...

实际上好像并不是用高压气瓶来存储氢气的,而是用一种金属化合物反应来反复储气放气的。

(有亲人在做,了解点,可能存在错误,请不惜赐教)

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qwe
2个月9天前
9楼

汽车为什么不能用液态氢气呢,就像lng那样?特别是一些长途大型货车,或许会有优势


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qwe
2个月9天前
10楼
引用qwe发表于9楼的内容
汽车为什么不能用液态氢气呢,就像lng那样?特别是一些长途大型货车,或许会有优势

据消防从业人士认为,氢在开阔场地反而没有液化石油气之类的危险,因为太容易跑掉了,不容易产生云爆,氢气事故的危害通常会小于压缩烃类

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prtemking
1个月28天前
11楼


氢气最好的储存方式是通过化学键将氢离子捆绑起来,在需要的时候打开化学键,释放氢原子,这种储氢方式相对更安全,同时储氢的密度比液氢还要高,比较合适的储氢介质有甲醇,氨,

举一个栗子:

1637838956229.jpg

大家都是高手,可以算一下储氢的单位密度

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拔刀斋
1个月28天前
12楼
引用prtemking发表于11楼的内容
氢气最好的储存方式是通过化学键将氢离子捆绑起来,在需要的时候打开化学键,释放氢原子,这种储氢方式相对...

最后发现做成碳氢燃料最好,马斯克的火星甲烷燃料计划。还有个笑话:煤炭是白垩纪的光伏+储能。

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xa87
1个月6天前
13楼

马斯克说了,燃料电池是交智商税

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