燃料電池車(chē)的工作原理是什么

燃料電池車(chē)?yán)脷錃庾魅剂希谌剂想姵乩锱c大氣中氧氣反應(yīng)釋放電能啟動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。

具體來(lái)說(shuō)，在陽(yáng)極輸入氫氣，氫分子在陽(yáng)極催化劑作用下離解成氫離子和電子，氫離子穿過(guò)電解質(zhì)層向陰極運(yùn)動(dòng)，電子通過(guò)外部電路流向陰極。在陰極輸入氧氣，氧原子和電子、氫離子結(jié)合生成水并放熱。只要持續(xù)輸入氫氣和氧氣，電化學(xué)反應(yīng)就持續(xù)，產(chǎn)生電流為汽車(chē)供電。

燃料電池車(chē)常用質(zhì)子交換膜燃料電池，因其具備高比能量、啟動(dòng)快、低工作溫度和無(wú)泄露等特點(diǎn)。

氫作為燃料在燃料電池中與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電能帶動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)運(yùn)作，電動(dòng)機(jī)再帶動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而帶動(dòng)前橋或后橋等行走機(jī)械結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。

氧氣從進(jìn)氣格柵進(jìn)入燃料電池內(nèi)，氫氣被輸送到負(fù)極并在催化劑作用下分離出離子和電子，電子沿外部電路流向正極，陽(yáng)離子通過(guò)電解質(zhì)膜流向正極，正極中的氧氣與陽(yáng)離子反應(yīng)生成水。

單個(gè)燃料電池需結(jié)合成燃料電池組，以獲得足夠動(dòng)力滿足車(chē)輛使用要求。燃料電池堆由多個(gè)單元組成，每個(gè)單元包含兩個(gè)極板和一個(gè)電解質(zhì)膜，極板一般用鉑或其他貴金屬，電解質(zhì)膜是多種高分子聚合物聚集，有良好導(dǎo)電性和質(zhì)量穩(wěn)定性。

在單元內(nèi)部，氫氣在陽(yáng)極加入，空氣里的氧氣和水蒸氣通過(guò)孔洞進(jìn)入陰極。電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，氫離子從陽(yáng)極側(cè)移動(dòng)到陰極側(cè)，在電解質(zhì)膜中進(jìn)行反應(yīng)，水是唯一副產(chǎn)品。

燃料電池車(chē)通過(guò)這樣的工作原理，將燃料化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化為電能，為車(chē)輛提供動(dòng)力。其能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高 2～3 倍，且化學(xué)反應(yīng)過(guò)程不產(chǎn)生有害產(chǎn)物，是無(wú)污染汽車(chē)。在能源利用和環(huán)保方面優(yōu)勢(shì)明顯，未來(lái)有望廣泛應(yīng)用。

（圖/文/攝：太平洋汽車(chē) 整理于互聯(lián)網(wǎng)）