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2018-12-15 | 星期六

氢燃料电池车的环保科学原理

发表: 2018年09月18日

氫燃料電池車和普通電動車都是用電能啟動引擎,但是在方式上有所差異。(Hyundai)
氫燃料電池車和普通電動車都是用電能啟動引擎,但是在方式上有所差異。(Hyundai)

(大纪元讯)氢燃料电池车为什么被称为终极环保车?氢燃料电池车和普通电动车有什么区别?让我们用科学来解答。

据现代网站称,现代汽车2013年全球首次量产的氢燃料电池车被看作是「终极环保汽车」。普通电动车是通过矿石燃料或核能发电产生电能,所以严格地讲并不能看作为环保车。相反,氢燃料电池车虽然也像电动车一样,依靠电池驱动,但它是通过燃烧氢(不用担心枯竭)来产生电能,而且排出来的是水(水蒸气),不会产生废气,而且运行时间越长空气越清洁。下面我们来看一下,终极绿色环保汽车氢燃料电池车隐藏的科学原理。

将化学能源转化为电能的燃料电池核心技术

氢燃料电池车和普通电动车都是用电能启动引擎,但是在方式上有所差异。

氢燃料电池车和电动车最大的差异在于电池的结构上。电动车使用的是能够进行充电的二次电池,相反,氢燃料电池车使用的是将氢气和氧气反应产生的化学能转化为电能的燃料电池。这个跟传统汽油引擎车将燃烧汽油时产生的化学能转化为热能是一样的原理。不同的是,氢燃料电池车将氢气和氧气反应产生的化学能转化为电能,而不是热能,因此其核心装置就是燃料电池。

燃料电池由两个电极和在中间传送氢离子的电解质膜组成。一个电极供应氢气,另一个电极供应氧气。在氢电极,氢分子会分解成氢离子和电子,氢离子进入电解质,并传送到氧电极。而在氧电极,氢离子和氧气产生化学反应产生水。经过这种过程,两个电极之间会产生0.7V的电压,即氢气的化学能转化为电能。如果将这些连接到多个直列上,就可以制造出想要的电压。这就是氢燃料电池车动力源的诞生过程。

充一次氢,就能行驶700km

NEXO的充氢时间只需2~3分钟,充一次可行驶500~700km。



燃料电池的性能主要看氢分子分解为氢离子后,氢离子和氧气的反应效率。目前为止,能够促进该反应的最合理的物质是白金(铂,一辆车需要70g)。为了能代替昂贵的白金,多家企业正争先恐后要开发出便宜又有效的催化物。氢燃料电池车只要有氢气就能随时启动。加满氢气也只需2-3分钟,这是即使快速充电也需要1小时左右的普通电动车是无法比的,氢燃料电池车充一次可行驶500~700公里,相当于普通电动车行驶距离的2倍左右。

NEXO,行驶越久越能产生空气净化效果

虽然还有一些待完成的课题,但是氢燃料电池车拥有的卓越空气净化能力是毋庸置疑。

现代汽车今年初推出的氢燃料电池车NEXO具有卓越的空气净化能力。启动时吸收黑黢黢的污染空气,经过3阶段空气净化装置,就会变成干干净净的空气。现代汽车透露,NEXO运行1个小时就能净化总共26.9kg的空气,这相当于42.6名成年人(体重64kg)呼吸一小时的空气量。假设10万辆NEXO汽车一天平均运行2个小时,就能够净化355000名成年人呼吸24小时的空气,或者845万人呼吸1小时的空气。

但也不能保证氢燃料电池车不会带来任何大气污染。在制造氢气的过程中,很难避免二氧化碳等温室气体的排放。比起电动车或内燃机汽车,氢燃料电池车确实是卓越的绿色环保车,但想要达到无公害的水平,要走的路还是很长远。

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