燃料電池車的工作原理是什么
燃料電池車?yán)脷錃庾魅剂?,在燃料電池里與大氣中氧氣反應(yīng)釋放電能啟動(dòng)電機(jī),驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。
具體來(lái)說,在陽(yáng)極輸入氫氣,氫分子在陽(yáng)極催化劑作用下離解成氫離子和電子,氫離子穿過電解質(zhì)層向陰極運(yùn)動(dòng),電子通過外部電路流向陰極。在陰極輸入氧氣,氧原子和電子、氫離子結(jié)合生成水并放熱。只要持續(xù)輸入氫氣和氧氣,電化學(xué)反應(yīng)就持續(xù),產(chǎn)生電流為汽車供電。
燃料電池車常用質(zhì)子交換膜燃料電池,因其具備高比能量、啟動(dòng)快、低工作溫度和無(wú)泄露等特點(diǎn)。
氫作為燃料在燃料電池中與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生電能帶動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)運(yùn)作,電動(dòng)機(jī)再帶動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu),進(jìn)而帶動(dòng)前橋或后橋等行走機(jī)械結(jié)構(gòu),驅(qū)動(dòng)汽車行駛。
氧氣從進(jìn)氣格柵進(jìn)入燃料電池內(nèi),氫氣被輸送到負(fù)極并在催化劑作用下分離出離子和電子,電子沿外部電路流向正極,陽(yáng)離子通過電解質(zhì)膜流向正極,正極中的氧氣與陽(yáng)離子反應(yīng)生成水。
單個(gè)燃料電池需結(jié)合成燃料電池組,以獲得足夠動(dòng)力滿足車輛使用要求。燃料電池堆由多個(gè)單元組成,每個(gè)單元包含兩個(gè)極板和一個(gè)電解質(zhì)膜,極板一般用鉑或其他貴金屬,電解質(zhì)膜是多種高分子聚合物聚集,有良好導(dǎo)電性和質(zhì)量穩(wěn)定性。
在單元內(nèi)部,氫氣在陽(yáng)極加入,空氣里的氧氣和水蒸氣通過孔洞進(jìn)入陰極。電化學(xué)反應(yīng)時(shí),氫離子從陽(yáng)極側(cè)移動(dòng)到陰極側(cè),在電解質(zhì)膜中進(jìn)行反應(yīng),水是唯一副產(chǎn)品。
燃料電池車通過這樣的工作原理,將燃料化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化為電能,為車輛提供動(dòng)力。其能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高 2~3 倍,且化學(xué)反應(yīng)過程不產(chǎn)生有害產(chǎn)物,是無(wú)污染汽車。在能源利用和環(huán)保方面優(yōu)勢(shì)明顯,未來(lái)有望廣泛應(yīng)用。
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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