带你读懂新能源汽车氢燃料动力电池工作
经过前两篇文章对新能源汽车锂离子电池的深入解读,我们知道磷酸铁锂电池和三元锂电池目前是占据新能源汽车的主要市场,那么,什么是氢燃料动力电池?我们一起往下解读:
氢燃料动力电池是使用氢这种化学元素,制造成储存能量的电池。其工作原理是:将氢气送到燃料动力电池的阳极板(负极),经过催化剂(铂)的用途,氢原子中的一个电子被分离出来,失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜,到达燃料动力电池阴极板(正极),而电子是不能通过质子交换膜的,这个电子,只能经外部电路,到达燃料动力电池阴极板,从而在外电路中出现电流。电子到达阴极板后,与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧,可以从空气中获得,因此只要不断地给阳极板供应氢,给阴极板供应空气,并及时把水(蒸气)带走,就可以不断地供应电能。
燃料动力电池发出的电,经逆变器、控制器等装置,给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶。与传统汽车相比,燃料动力电池车能量转化效率高达60~80%,为内燃机的2~3倍。燃料动力电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水,它本身工作不出现一氧化碳和二氧化碳,也没有硫和微粒排出。因此,氢燃料动力电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车,氢燃料是完美的汽车能源。
干电池、蓄电池是一种储能装置,是把电能贮存起来,要时再释放出来。而氢燃料动力电池严格地说是一种发电装置,像发电厂,把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外,氢燃料动力电池的电极用特制多孔性材料制成,这是氢燃料动力电池的一项关键技术,它不仅要为气体和电解质供应较大的接触面,还要对电池的化学反应起催化用途。
氢燃料动力电池的优势毋庸置疑,劣势也是显而易见。随着科技的进步,曾经困扰氢燃料动力电池发展的诸如安全性、氢燃料的贮存技术等问题已经逐步攻克并不断完善,然而成本问题依然是阻碍氢燃料动力电池车发展的最大瓶颈。氢燃料动力电池的成本是普通汽油机的倍,这个价格是市场所难以承受的。
氢燃料动力电池制造难度较大,关于质子交换膜、关键材料催化剂、双极板等技术要求高,这些关键技术重要掌握在美国、欧洲、日本手中。我国氢能产业发展起步晚,但国家高度重视氢燃料动力电池汽车的发展,在《我国制造》明确提出了燃料动力电池汽车及其关键部件的技术路线图,对燃料动力电池关键材料的研发提出了技术目标。
锂离子电池和燃料动力电池是有望替代石油车的主流技术,两者各有优势,均有巨大的进步空间。若锂离子电池能提升其能量密度,优化循环使用寿命,会更具竞争力;氢燃料动力电池的核心技术、车辆和加氢站建设的巨大成本、安全等问题依然是产业发展的巨大瓶颈。从环保性和可持续发展的角度看,氢燃料动力电池比锂离子电池更加有发展前景,但从短时间的经济效益来看,发展锂离子电池比氢燃料动力电池更具市场竞争力。