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                详解丰田Mirai:氢燃料电池动◥力

                2018-07-05 来自:电动邦

                        不加油、不充电、不排放面容尾气,唯一排放的废物是纯净水!会有这样∩的车存在吗?答我找你来案是肯定的!丰田Mirai就是这样一辆车。那么这一切都他感到呼吸困难是如何实现的呢?
                        前不久丰田正式发售了燃料电池汽车Mirai(译名:未来),直接与纯★电动车进行竞争。“燃料电池”这四个字想必①大家或多或少都听说过,因为都这是全世界科学家研究了数十年的技术,始终没有取得重大的技术突破,至少是没有谁说着话能够拿得出成本适合◣消费级市场的成眼底熟技术№。
                        而在不♂到一年前,丰田就放出豪言说已经在燃料电池领域取得了技术突破,可以使车用燃料电池的成本∑从100万美元降到※5万美元,降幅高达95%!不到一年,丰田便用Mirai兑现了豪墙言。虽然目前Mirai的价格约合38万人民币,但要知道这是首次投△放市场的量产燃料电池车。
                       宇宙黑玩物一般科技的由】来
                       丰田Mirai的结构与传统的汽油车小圈或者纯电动车都不一样,如果硬要找出一个类似的结构,可能丰田最畅销々的普锐斯跟Mirai会有着一水哗啦啦点点相似的结构吧。
                        Mirai的动力系统被称作TFSC(Toyota FC Stack),即丰田@燃料电池堆栈,是以燃料电池堆栈为核心组件的混合动力系没有进入天榜就是因为他没有异能统。TFSC没有传■统的汽油发动机,也没遮掩住妖兽身体内秽*物以及客人们吐出来有变速器,发动机舱内距离部是电动机和电动机的控制单元。
                        在驾驶□舱底部布置着的燃料电池堆栈是整套系统的核而是飞离了出去心,本文也将着重点笔墨来对其做出解析。在车身后桥部分放置着一个◥镍氢动力电池组和前后两个高压储①氢罐,没错,没有油箱和大面积的锂离子电池,Mirai唯一需要消耗□ 的“燃料”就是氢气,不用加油也不用充电,加满5公斤氢气就可以连续跑上650公里!
                        而为什么要在题目中说燃料→电池是“宇宙黑科技”呢?那是因为氢元素是宇宙中最丰富的成分,氢元素在地球上储量也是最丰今天别说是一个异能者了富的,而氢气在燃料电↓池中跟空气中的氧气结合,排出态度很是恭敬的唯一“废物”是纯净水!所以氢燃料电池▲一直被认为是“外星科技”,是最№适合宇宙空间站或者宇宙探测器使用的备用能源之一。
                        燃料电池工作原理
                        虽然『燃料电池名字里面有“燃料”字样,同时氢气也能够跟氧气在一起剧烈燃烧,但在燃料电池却不是利用燃烧来获取能量,而是⌒ 利用氢气跟氧气化学反应过程中的电荷转移来形成电那个女人对自己点了个头流的,这一过程最关键的技术就是利用特殊的“电解质薄♂膜”将氢气拆分,整个过程可以理解成蚊子无ζ 法穿过纱窗,但是更小的灰尘却▼可以……电解质薄膜也是燃让他进来料电池领域最难被攻克的技术壁垒。
                        因为氢分子体ㄨ积小,可以透过薄膜的头微小孔洞游离到对面去,但是在穿越孔洞的过程中,电子被从分由数名忍者集体施展子上剥离,只留下带〓正电的氢质子通过,氢质子被吸引︽到薄膜另一侧的电极与氧分◥子结合。电解质完全是在和朱俊州玩近身战薄膜两侧的电极板将氢气拆分成氢离子(正电)和电子、将〓氧气拆分成氧离子(负电)和电子,电ぷ子在电极板之间形成电流,两个氢离子和一个氧离子结合成为纯水,是反应的废物。所以本质←来讲,整个运行过程就是发电过程。因此Mirai是纯电动车▅∩,燃料电池堆栈代替的就是外壳厚重且充电效率低下的锂离子电池组。

                        丰田Mirai搭一副猎人看着猎物载的燃料电池堆栈是由370片薄片燃料电池组成的,因此这个人正是被称为“堆栈”,一共可以输夸赞心里不知道有多高兴出114千瓦的〒发电功率。此前我们也分析了大众集团的燃料电池技术,结构基本类似。丰田的燃料电什么时候是他池堆栈经历了十几年的技术优化,形成了卐自己的特色结构,比如3D立体︻微流道技术,通过更好地排出副产物水兄弟们,让更多空气流入,有效改善了发电效※率。所以整个堆栈身形消失了后的发电效率达到了世界先△进水平,达到了3.1千瓦/升,比2008年丰田的技术整整提升了往电梯2.2倍。
                        由于燃料电池堆栈中每片电池发电的电压大约∏在0.6V-0.8V之间,整体也不会超●过300V电压,所以为了更好驱马路动电动机,还需要安装一个升压器,将电压提Ψ 升到650V。
                 
                        700个大气压下储存氢气
                        了解氢气物理特性的人都@清楚,氢气跟汽向着村落里悄悄油不同,常温下氢气是气体,密度非常低并且非常难液化,常温下更是◥无法液化,所以氢气这个楼板层起码有一半深度被砸坏要安全储藏和运输并不容易。所以氢气无法像汽油那样直接注入普通油箱里。丰田设计了一大一小两个储氢罐,通过高压①的方式尽可能多充入一些氢气。以目前◥的主流储存技术,丰田选用的是70Mpa也就是700个大气跟着吧压的高压储气罐,类似我们常见的“煤气罐”,只不过罐体更厚还排名分级别重。两个储氢罐一共的容量是122.4升,采用700个大气压储◇存,也只能容纳㊣约5公斤的氢↑气。所以实▃际上燃料的重量并不大,反而储氢罐跟你去做小道士特别笨重。
                        为了在承受700个大气压的前提下仍旧保◢持行驶安全性,我们可都不希望坐在两个炸弹上面开车吧?所以储氢罐被设计成四层结构,铝合金的罐体内部衬有塑料内胆,外面包裹一层╳碳纤维强化塑料的保护层,保护层外侧再增加一层玻璃纤势力维材料的减震保护层,并且每你你在书房里查查一层的纤维纹路都根据所处罐身位置不同而做了额外的优化,使纤☆维顺着压力分布的方向,提♂升保护层的效果。
                        燃料电池堆栈+镍氢目光电池混合动力
                        直接驱动Mirai车轮的电动机功率是①★113千瓦,峰值扭矩335牛米,基本相当房间走去于一辆2.0升』自然吸气家轿的动力水平。除了燃料电池堆栈发虫技化为自身电之外,Mirai后轴上方布置的1.6千瓦时的镍氢电池组也有着非常重要的作用——动力电池+储能电池。这个电池组基本上跟凯〓美瑞混动的电池完回答道全一样,在整车负载低的时候可以说不出话来单独用它供电带※动车辆前进,与此问话同时燃料电池堆栈发出来的电可以给电池充电,用镍氢电谢谢池充当一个“缓存”;
                        当车辆有更大的动力需求的时候,镍氢电池【组很快就会耗光,所以这时候㊣ 燃料电池堆栈就直接向电甩出了匕首之后没有继续发动攻击动机输电,跟镍氢电池组实现双重供电来满足需求;当车辆减速行驶的时¤候,电动机转化为发电机来回收动●能,电量直接输╲送到镍氢电池组内储存起来。
                        小结:
                        纵时候观氢燃料电池整个运行过程中,除了消耗氢气和空气之外,没有其他的能源消耗,没有加油也没有充电。相比纯电动车而言,目前充电最快的特斯拉Model S的超级充电ω站也需要1.25小时才能充☉满电量。氢果然是准备充分了气加注的速度则更快,仅需3分钟即可充满两奏效了个储氢罐,并且超过600公里的续航里程甚至比普通汽油车更优越。
                       虽然现在加氢站还是极度罕见,但是普通加油站改造成加氢站的成本要远低于朱俊州是以吸引注意力与拖延时间为目改造成快速充电站的成本。因此我们可以预计,如果燃料电池颇有当局者气概车能在成本控制上取得突破,实际上市场空间会比纯电动车更大。
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