氢能源汽车的问题「中国现在面临的挑战」

今天带来氢能源汽车的问题「中国现在面临的挑战」，关于氢能源汽车的问题「中国现在面临的挑战」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

氢能源汽车，也就是燃料电池电动汽车可以实现0排放，这样也是氢能源汽车区别于纯电动/混动汽车的显著特征，但目前它们并不像纯电动汽车、混合动力汽车以及插电式混合动力汽车那样普及。

2022 Mirai（图片来源Toyaota网址）

电动和混合动力汽车越来越受欢迎，一部分原因是它们有助于降低排放到大气中的碳排放量。但它们不是更环保驾驶的唯一选择，氢燃料电池电动汽车听起来像是科幻小说中的东西，但这些汽车的存在时间可能比你想象的要长。

氢能源汽车主要架构和组件

氢能源汽车架构和组件（图片来源afdc.energy.gov)

什么是燃料电池？

燃料电池的工作示意图（图片来源戴姆勒公司）

燃料电池是氢和氧之间发生电化学反应的装置，燃料电池的主要部件包括阳极、阴极和电解质。在电解质存在下，燃料离子（即氢离子）与氧离子反应以产生电、水蒸气和热。此外，该反应仅在800℃的温度下进行。因此，该反应的另一个名称是“冷燃烧”。这样产生的电力驱动电动机，电动机又旋转车辆的车轮。

单个燃料电池的厚度约为2毫米，但是，它只能产生1伏的电势差。因此，燃料电池电动汽车使用数百个燃料电池阵列，称为“燃料电池堆”。

氢燃料电池的工作原理

氢能源汽车是一种电动汽车，它使用燃料电池为发动机提供动力，而不是主要依靠锂离子电池组。

氢能源汽车也不像汽油车那样燃烧燃料，与电动汽车一样，氢汽车不会产生有害排放物，唯一的副产品是水蒸气，可以实现0排放。因为它们是电动汽车，所以你也会听到它们被称为燃料电池电动汽车（FCEV）。

Mirai通过将氢与来自外部空气的氧结合来发电（图片来源Toyaota网址）

燃料电池在设计上类似于锂离子电池：它们有一个阳极、一个阴极和一个催化剂，触发电子和质子从泵入的氢气中分离。像电动汽车电池中的锂离子电池一样，氢能源汽车有多个燃料电池同时工作以发电，这种电池的集合称为氢燃料电池堆。

来自汽车车载燃料箱的氢气与燃料电池堆中的氧气结合，通过一种称为反向电解的过程发电。电子从氢气中移除，通过电路为电机提供动力，并与电路另一侧的氧气结合形成水蒸气，水蒸气通过汽车排气排出。

氢罐、电池和电机共同为FCEV提供动力（图片来源BMW）

根据情况，氢燃料电池产生的电力可以采取两种途径。这些能量要么直接为电动机提供动力，要么为一个小型锂离子电池充电，该电池有助于为电动机提供电力，并可以储存能量供以后使用。

该电池还可以从车辆的再生制动系统获取电力，以供以后使用，并在低能量驾驶期间存储来自燃料电池堆的多余电力。如果对发动机的要求更高，电池将起到帮助作用。

加氢与里程之间的关系

丰田Mirai燃料电池车的估计行驶里程为402英里（照片来源Toyota网址）

为燃料电池电动汽车的氢燃料箱加氢的速度大约和给汽油车加油一样快，这是氢燃料汽车比电池电动汽车具有的一个重要优势。你只要把车停到加油站，连接软管，大约五分钟后油箱就满了。

FCEV可在车上安装多个氢气罐，但是如果处理不当，氢气可能会易燃，因此这些氢气罐壁厚和抗压性能必须经过严格的测试，以确保碰撞安全。车辆中还内置了故障保护装置，以确保在燃料电池被移除或过热的情况下，氢被分散和释放。

在高速碰撞中，传感器被设计成阻止氢的流动，任何泄漏的氢都会迅速安全地逃逸回大气（照片来源Toyota网址）

氢能源汽车相对于电池电动汽车的另一个优势是其行驶里程更长，根据相关数据显示，FCEV在需要加氢之前可以行驶300到400英里（482km ~ 644km）。另一方面，所有电池电动汽车的平均电动汽车行驶里程约为250英里（402km）。

氢能源汽车面临的挑战

2021，本田Clarity燃料电池的EPA射程额定值为360英里，装满氢（图片来源Honda）

快速加氢，电力，以及唯一的副产品是水，这听起来像是完美的绿色交通工具，对吧，但是氢能源汽车有它的欠缺的地方。

首先，虽然氢能源汽车的续航里程比电动汽车更大，但氢能源车辆的加氢成本更高，部分原因是氢的生产成本太高。氢虽然是地球上最丰富的元素，但将其提炼成一种可以为车辆提供动力的形式需要付出努力，而这种努力反映在每辆车的成本中。

FCEV加氢基础设施目前也严重缺乏，全世界只有不到400个FCEV加氢站，尽管正在努力建设更多的加油站。美国的目标是到2030年实现1000个在线加油站。不过，这比电动汽车充电站要少得多，截至2021，电动汽车充电港在美国的数量约为11万个。

氢能源汽车面临的另一个挑战是，尽管它们可以自己无排放运行，但制造氢燃料的工厂通常通过燃烧化石燃料，这一过程称为蒸汽重整。如果这种情况继续下去，FCEV将无法尽可能多地保护环境，也不能真正被称为零排放汽车。

目前正在探索氢气制造的替代工艺，包括水电解，它使用太阳能等可再生能源发电，可用于将氢与水分离。

2022 Mirai（图片来源Toyaota网址）