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    適用低溫環(huán)境的氫燃料電池汽車

    2017-12-08 16:05:33王祥
    汽車文摘 2017年7期
    關(guān)鍵詞:精確測量環(huán)境溫度輸出功率

    適用低溫環(huán)境的氫燃料電池汽車

    日本豐田汽車公司(TMC)在1992年開發(fā)出了第一輛氫燃料電池汽車,隨后對該氫燃料電池汽車進(jìn)行了不斷地改進(jìn)。2008年又推出了FCHV-adv氫燃料電池汽車,該車在氫燃料效率、續(xù)駛里程、耐久性方面取得了較大的成果,但在低溫(低于0℃)條件下,F(xiàn)CHV-adv氫燃料電池汽車的輸出功率較低,這與氫燃料電池化學(xué)反應(yīng)生成的水不易被排出而造成的。因此,2014年12月TMC又推出了世界上第一輛商業(yè)化量產(chǎn)的氫燃料電池汽車,并將其命名為Mirai,與FCHV-adv氫燃料電池汽車相比,其低溫下的輸出功率得到了顯著改善。

    在氫燃料電池運(yùn)行過程中,其陰極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)生成水分,當(dāng)環(huán)境溫度高于0℃時,這些水分以液態(tài)形式存在,并通過陰極內(nèi)部的流動通道排出;而當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時,液態(tài)水分凝結(jié)成冰,阻礙了水分排出,同時也阻礙了陰極氧氣的輸送。當(dāng)水分?jǐn)U散到陽極時,也可能阻塞陽極內(nèi)部的流動通道,阻礙陽極氫氣的輸送,并造成在低溫時燃料電池輸出功率的下降。對此,通過以下3種方式解決該問題:①減少陰極內(nèi)部流動通道的初始水含量;②減少氫燃料電池啟動期間產(chǎn)生的水分;③增加陰極的水分存儲能力。為實(shí)現(xiàn)上述3種解決方案,需要對陰極水分含量進(jìn)行精確測量,同時進(jìn)行有效清除。Mirai氫燃料電池汽車上采用同頻阻抗技術(shù),并利用菲克(Fick)定律進(jìn)行精確測量,同時通過一個具有微孔的吸水管利用毛細(xì)現(xiàn)象進(jìn)行清除。通過該技術(shù)的使用,Mirai氫燃料電池汽車在起動70s后,能夠達(dá)到氫燃料電池100%的功率輸出,而上一代FCHV-adv氫燃料電池汽車在起動100s后,才達(dá)到氫燃料電池輸出功率的50%。

    Tsuyoshi Maruo et al.SAE 2017-01-1189.

    編譯:王祥

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