移动ec平台在生产时要用到镍、锂等难炼制金属摘要：跟着宇宙经济与人丁的速捷延长，人们对石油等资源的需求越来越大。守旧的化石燃料正面对干涸的紧张，同时，石油等资源的使用也不行避免的带来境况的污染，为了给子孙昆裔的缔造可络续的进展境况，咱们急需进展一种全新的“明净”汽车。燃料电池汽车动作一种逸思的守旧汽车取代计划有着其固有的上风，本文将以楷模的燃料电池汽车为例，论述燃料电池汽车的重要机合，技巧特色。并将对燃料电池汽车的进展举办详细。
燃料电池（Fuel cell），是一种通过氧化还原反映将燃料（氢气）转换成电力的安装，最早由英邦物理学家威廉格鲁夫爵士创造，因为燃料电池具有质料能量密度高、能量输出安静、牢靠性高、不爆发无益排放物（平常只天生水）、行使本钱低廉等所长，燃料电池获取了较速的进展。
由图1-1可知：燃料（氢气）进入气体通道抵达阳极（Anode），正在铂催化剂的效力下，产生阳极反映：
然后氢离子通过电解质薄膜（Electrolyte Membrane）抵达阴极（Cathode）。同时，氧化剂（氧气）通过气体通道抵达阴极，与通过电解质薄膜抵达阴极的H+正在催化剂效力下产生阴极反映：
燃料电池的诸众所长使得其正在汽车上有普及的使用前景，燃料电池有许众的所长：
因为燃料电池采用电化学反映，与内燃机的气体膨胀做功方法分别。燃料电池的能量转换流程中不涉及燃烧，表面转换作用高达100%（但因为电化学反映也不行避免的要天生热量，本质作用平常为60%~80%），行使作用更可达一般内燃机的2－3倍。
由燃料电池的作事方法看，燃料电池对境况无污染。燃料电池是通过电化学反映,而不是采用燃烧（化石燃料）或储能(蓄电池)方法输出能量。燃烧会开释如CO2、NO2、SO2等温室与无益气体以及粉尘等污染物。相对而言，燃料电池平常作事时只爆发水和热（产热很小）。借使氢是通过可再生能源爆发的，那么就能够做到真正的明净无污染。
固然蓄电池作事流程中也不爆发境况污染，不过蓄电池的造造流程平常会对境况酿成较大的负面，比方市道上采用最为普及的群集物锂离子电池、镍氢蓄电池等可充电电池，正在临盆时要用到镍、锂等难炼造金属，并且镍、锂矿的开采以及镍、锂（锂是极灵活元素）的提取需求奢侈浩瀚的资源，间接酿成了境况的污染。
燃料电池运转安适,没有呆板运动部件，噪声大约只要55dB,仅仅相当于人们平常交道的秤谌。
通过变换燃料电池的反映要求，以至能够瞬时将输出功率升高到额定功率的200%。
能够以氢气、甲醇、自然气等动作资源，能够利便的使用现成的加油站体系改造燃料电池汽车所需的加氢站，加气站。
固然燃料电池体系有许众的所长，还是保存不少亏损。最重要的题目即是过高的本钱，因为燃料电池需求用腾贵的铂催化剂，酿成燃料电池的本钱向来居高不下，固然迩来几年跟着邦际社会加大了对燃料电池的开拓力度，使得本钱有所消沉，不过较高的本钱照旧是燃料电池技巧普及普及的最大妨害。其次，燃料电池的燃料-氢气的蕴藏与造备技巧仍不行熟。大范畴的造造氢气还是必然的题目。
1.燃料电池是将燃料的化学能转移为电能的安装（厉峻意旨上讲燃料电池不是电池，只是一个能量天生安装）。但燃料电池正在爆发电能时，加入电化学反映的燃料正在通过反映后，被络续地耗费且天生不行从新使用的反映物。是以，燃料电池需求络续地输入燃料。燃料电池的技巧功能确定后，只须源源不断地供应燃料，就能够源源不断地爆发电能，其放电特征是接续举办的，不过燃料电池不行够充电。
2.一般蓄电池是一种能量积聚安装，只存储电能，不爆发电能。蓄电池的活性物质随蓄电池的充电和放电几次举办可逆性化学改观，活性物质平常不会爆发耗费。一般蓄电池的技巧功能确定后，必需先充电，将电能积聚到电池中，才气正在作事时输出电能，并且正在电能耗费完后，必需正在反复充电后才恐怕反复行使，其放电特征是轮回举办的，并且行使寿命平常与燃料电池比拟较短。
燃料电池汽车按燃料品种可分为：1.以纯氢气为燃料的燃料电池汽车2.以、自然气，汽油等富含氢原子的烃类物质经改质后爆发的氢气为燃料的燃料电池汽车。
按电源体系的筑设分别，可分为：1.燃料电池直接驱动型2.燃料电池与蓄电池搀杂电源型。3.燃料电池与超等电容器搀杂电源型。4.燃料电池与蓄电池超等电容众电源型。第一种因为作用较低，平常很少行使。如今的主流燃料电池汽车平常均行使第2，3，4三种能量供应方法。本文下面将以HondaFCX Clarity为例（采用燃料电池与辅帮电池动作车辆能源）扼要先容燃料电动汽车机合。
2007年，本田Honda）发表了其旗下的首款市集化的氢氧燃料电池汽车-HondaFCX Clarity, 一款真正显示了绿色、节能与环保的汽车。2010年本田发表了其旗下的新一代FCX Clarity，但琢磨到腾贵的价值以及燃料供应的题目，FCX如今只正在日本以及美邦的少数地域租赁出售。FCX正在租赁光阴，网罗调养费及保障费正在内的房钱将是三年每月600美元。
2010年本田推出了新一代的FCX Clarity,正在燃料电池技巧，以及整车的细节计划上都有了较大的修正。
FCX Clarity采用氢气动作车辆燃料电池的能源，从图2-1能够看到，HondaFCX
Clarity能够通过加氢站向车辆增加燃料，具Honda官方数据，HondaFCX Clarity正在一次加满燃料时，能够接续行驶570Km，最高时速更是抵达了160Km/h。【2】远非平常的电动汽车可比，一般的蓄电池电动汽车因为受造于电池自己机合的束缚，存储的能量有限，主要束缚了电动汽车的续航里程，如今市售的楷模纯电动汽车，如2011年10月26日，正在深圳正式上市的命名为e6先行者（图1-3）的，售价达36.98万，一次充满电后最众仅能够一次行驶300众公里。最高时速也仅仅能够抵达140Km/h.仅仅从技巧目标来看，燃料电池汽车具有平常电动汽车无法比较的上风。
Honda采用了新一代的小型轻量化燃料电池堆“V Flow FC Stack”，采用了新一代的电动机体系，并且全车行使的众种新一代环保技巧，如内饰的采用宇宙初创植物型新原料“Honda生物纤维”。使得FCX Clarity真正成为一辆绿色、环保的车辆。HondaFCX Clarity的技巧目标异常优秀，图2-4暴露了HondaFCX Clarity的重要技巧规格。
V Flow单位机合暴露了Honda革命性的计划，它通过是氢气与氧气纵向滚动，使得天生的水能够正在重力的效力下安静并且顺畅的排出，并由此能够防守天生的水停止正在发电层面上，以确保发电的络续安静性。此外，纵向的气体滚动通道能够使得氢气与氧气的贯通尤其顺畅，从而是滚动通道深度裁汰17%，使电池的单位机合更薄,电池堆体积更小。
氢气与氛围的通道，最终使得发电本领比以上一代的HondaFCX Clarity 升高了10%。此外，冷却介质的横向滚动还保留了优秀的冷却成果，避免了以往电池单位之间所必需的冷却层，大大减轻了电池的重量（可减轻近30%，积层长度缩短30%）【5】，抵达了极佳的小型化成果。
FCX Clarity采用全新的功率达100kW的新型永磁同步电机（图2-8），与上一代比拟，合座动力单位的重量功率密度升高1倍，体积功率密度升高1.2倍，杀青了轻质小型化和高功率的高度同一。其余，节能性升高20%，续航里程升高30%。
本田FCX所行使的电动机是一款永磁同步电动机，其与一般的电动机比拟，永磁同步电动机装有转自永磁体处所检测器，用来检测磁极处所，并以此对电枢电流举办职掌，抵达对永磁同步电动机驱动职掌的主意。
永磁同步电机比拟于其它电动机的上风则重要显露正在由于永磁体代替了绕组，于是机合尤其纯粹且牢靠；由于电机转速与电源频率保留同步相合，于是通过职掌电源就能够职掌电动机转速。再加上体积小、质料小而且机合稳固等特色，以及相对而言较低的本钱，使得永磁同步电机异常适合正在电动汽车上使用。
同时，永磁电机因为永磁体无需电流励磁，转子没有损耗，升高了电机作用；同时因废除了滑环和电刷，简化了转子机合，升高了电机的牢靠性。但电机必需由变频器供电加上转子处所检测闭环职掌体系才气运转。
当反电势和供电电流的波形都是正弦波时，称为永磁同步电动机(PMSM)，它与电励磁同步电动机有犹如的内部电磁相合。当反电势和供电电流的波形都是矩形波时，称为矩形波永磁同步电动机，其内部的电磁流程和直流电动机形似，是以又称为无刷直流电动机（BLDC）。
从图2-9阐明可得相像功率下，永磁同步电机的作用明白高于异步电机，而润滑油脂的数目行使的也较异步电机小。
HondaFCX Clarity氢氧燃料电池汽车采用了一块高功能的群集物锂离子电池动作汽车的辅帮能源（作事电压为288伏的锂离子电池）。HondaFCX Clarity采用了可插电的计划，能够许诺正在车辆不必时通过一般的家用电源对锂离子电池举办充电。
HondaFCX Clarity许诺车辆正在低速时只仰赖锂离子电池行驶，而且，能够通过刹车能量接收体系（能够将刹车时失掉的个人动能转移成为电能）为锂离子电池举办再充电。同时，锂离子电池还能够为车辆的车辆电子体系供应电力。
HondaFCX Clarity 采用高压氢气动作车辆的燃料，因为要存储众量的氢气以餍足长隔断行驶的燃料央求，HondaFCX Clarity采用容积为171L的高压气罐动作燃料存储安装，高压气罐能够接受的最高压力为350ATM，是以能够正在有限的体积内存储尽量众的氢气。
综上所述，平常的燃料电池汽车重要由电动机体系，燃料电池体系以及燃料存储安装和守旧的呆板机合构成，个中燃料电池体系，燃料存储体系以及电机体系是车辆的焦点。电机用于为车辆供应动力，燃料电池能够为车辆供应动力，储气罐为燃料电池供应能源，蓄电池或者超等电容动作电动机与燃料电池之间的能量缓冲安装，更有利于升高车辆的能量使用作用。
毫无疑义，燃料电池汽车与守旧汽车，搀杂动力汽车以及纯电动汽车比拟具有许众上风。
1.明净无污染。燃料电池汽车的运转流程中十足不排放污染物，只天生水，是十足意旨上的“明净汽车”。
2.燃料添加利便，赶紧，续航力远超一般纯电动汽车。纯电动汽车充电时光较长，一次充电竣工需求7~8小时，并且充满电后续航里程较短，一再不领先300km。而燃料电池汽车能够像守旧的汽油汽车相同利便的添加燃料，并且充满燃料后平常的续航里程可抵达400km以上，以至领先了许众的守旧的行使汽油的车辆。
3.效劳高。燃料电池汽车有极高的能源使用作用。因为燃料电池本事即是一种作用极高的能量天生安装，加上车辆合理的计划（如再生造动体系的行使，辅帮电池的使用），使得燃料电池汽车具有极高的能源使用作用。
4.动力功能优异。燃料电池能够络续安静的输出电力，加上高功能电机的使用，使得燃料电池汽车具有极佳的动力功能。以驰骋B级紧凑型轿车F-Cell燃料电池型为例，其采用的同步电机最大输出功率可达100千瓦，峰值扭矩可达290牛米。动力体系的功能远超一般的2.0L自然吸气式汽油煽动机，而且具有优秀的燃油经济性，其燃料耗费仅仅相当于每百公里耗油3.3升（价值上）。最高时速可达170公里/小时，仅比采用自然吸气引擎的驰骋B200低了26公里/小时。
日本经济家当省前几年就对燃料电池汽车开拓与增加拟定了时光外，其战术宗旨是：到2010年，日本行使的燃料电池汽车抵达 5万辆；2020年抵达500万辆；到 2030年，要全盘普及燃料电池汽车。近期，日本又谋划正在 5 年内斥资 2090 亿日元开拓以自然气为原料的液体合成燃料技巧、车用电池，以及氢燃料电池科技【7】。
中邦政府肆意援帮燃料电池汽车以及纯电动汽车的研发与市集增加，2010年上海世博会光阴，世博园区参加了196辆燃料电池公交车，获得了优秀的运转成果。
固然各邦政府对燃料电池汽车的热诚不尽相像，不过宇宙各大汽车厂商推入了浩瀚的热诚举办了燃料电池车辆方面的咨议，有许众依然开拓出了适用化的燃料电池汽车。个中，戴姆勒—驰骋福特汽车、通用汽车本田雷诺日产丰田汽车均已走正在了宇宙的前线。
驰骋B级F-CELL以驰骋B车为本原，搭载氢燃料电池驱动体系，只需加注氢燃料，能够通过车内燃料电池安装缓慢将燃料转化成电能，加满氢燃料的流程仅需 3 分钟。计划师把它的氢燃料罐和燃料电池计划成怪异的夹层机合，能够大大升高车辆的可用空间。该车一次加满燃料的续航本领达 400 公里。
最早商品化的燃料电池车 FCX Clarity。全新一代的燃料电池汽车 FCX Clarity 以本田独创的燃料电池堆“V Flow FC Stack”技巧为焦点。同时外观上杀青了燃料电池车所特有的抢眼计划，划期间的外观线条。以及超凡的独揽感应。不单杀青了车辆明净性，并且还付与了燃料电池车怪异的新代价和新魅力。
马自达向来正在举办燃料电池开拓谋划。近期，马自达开拓出以氢气为燃料的内燃机，绕开高本钱的燃料电池同样杀青零排放的最终宗旨。不过续驶里程过短和氢气本钱高的暗影还是覆盖正在氢煽动机汽车之上。不过该型车通过氢燃料和汽油混用可行驶约 600 公里。
该车采用氢燃料电池煽动机，能量转换作用高达 80%，是一般内燃机的 3 倍。
这款车搭载最新 e-flex 氢燃料电池驱动体系该车一次续航里程可达 483公里，百公里加快仅为 8.5 秒。
燃料电池汽车固然较守旧的汽油汽车，搀杂动力汽车以及纯电动汽车有技巧上的上风，不过却暂时难以普及，来由是众方面的。
1.燃料电池的本钱过高。燃料电池的本钱过高是限造燃料电池汽车进展的最大妨碍，早期因为燃料电池采用珍贵的铂金属催化剂，使得本钱居高不下，固然近几年通过宇宙各地科研职员的不懈发愤，依然开拓出了新型的无铂催化剂，使得电池本钱有了明白的消重，不过还是没有降到能够举办大范畴普及的水准。以驰骋B级燃料电池汽车为例，驰骋B级燃料电池汽车的售价为5万美元，约33万百姓币，而同时代的驰骋B级汽车的售价却只要约22万百姓币（以上均指美邦售价）。燃料电池型号贵了近11万百姓币。此外谋划于2015年上市的丰田Mark X Zio燃料电池汽车售价估计为980万日元（约80万百姓币）。远高于一般汽油汽车售价。嘹后的本钱成为限造燃料电池汽车进展的一大困难。
2．配套举措筑立本钱较大。目前最利便的加氢站筑立计划即是正在守旧加油站的本原上举办改造。以美邦为例，借使将全美的加油站扫数改酿成加氢站，将起码花费15亿美元（约95亿百姓币），这笔钱并不算少。
3.氢气造取保存障碍。如今还是不行以较低本钱的众量造取氢气，如今重要通过煤炭与水的反映、自然气重整以及电解水等方法临盆氢气。这些法子无一破例的保存本钱较高的瑕玷。
燃料电池汽车依据其怪异的技巧上风。正在不久的异日极有恐怕取代守旧的内燃机车辆，搀杂动力汽车以至是纯电动汽车，成为咱们常日生存必不行少的一个人。但从目前状况看，燃料电池汽车借使思要正在家当化进展方面获得打破，还需求效力处分辅帮举措筑立和本钱过高这两个方面的题目。起首，正在辅帮举措筑立上还需求加快燃料电池汽车所需的加气站的筑立。同时改正氢气的造取工艺，思法消重氢气的造取、运输、存储本钱。另一方面方面。燃料电池极高的本钱极大的束缚了燃料电池汽车的进展与使用，能否消重燃料电池的临盆本钱将极大的影响燃料电池汽车及燃料电池技巧的普及。但我自信正在全宇宙各地科研职员的发愤下，必将攻下燃料电池本钱过高的技巧难合。
【6】：永磁同步电机传动体系 柯以诺株洲南车期间电气股份有限公司 2010
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