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燃料电池电动车（FCEV）技术详解

2024-09-26 10:02:28·  来源：汽车电子与软件  
　


综合比较：

电池电动汽车（BEV）适合短途通勤、城市交通，具备高效率、低运营成本和良好的城市适应性。

氢燃料电池汽车（FCEV）在长途运输、重型车辆应用中优势明显，特别是加氢快速、续航里程长。宝马集团副总裁尤尔根·古尔德纳表示，BMW i Hydrogen NEXT的燃料电池能从氢气和空气中的氧气反应产生125千瓦（170马力）的电能，仅排放水蒸气。车辆配备的电力转换器能适配电动系统和峰值功率电池的电压，后者利用制动和燃料电池能量。车上的700bar储氢罐共可存六公斤氢气，确保长续航，且加氢快速，只需三至四分钟。第五代eDrive单元也整合到了该车型中。

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两者相辅相成，分别适用于不同的应用场景，共同推动新能源汽车产业的发展。加上氢气资源的多样性和储运的便捷性，FCEV有望成为未来汽车市场的重要动力解决方案之一。

           

1.2 FCEV工作原理

FCEV的核心工作环节包括氢气供应、电化学反应、电能输出和驱动系统：   

1.氢气供应：氢气通过高压储氢罐或液态储氢装置安全、稳定地输送至燃料电池堆。

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如图，展示了高压氢气罐的技术特点，包括其圆柱形和圆顶结构、多层复合材料（塑料衬里、玻璃纤维和碳纤维增强塑料层）以及技术参数（70 MPa工作压力、5.7 wt%储存密度、1224 L体积、5.0 kg氢气储存）。创新点在于改进塑料衬里和分层模式，减少40%碳纤维用量，提高效率和降低成本，新技术在端部圆顶设计上优于传统技术。

2.电化学反应：在燃料电池堆中，氢气与氧气发生电化学反应，生成水并释放电能。这一过程高效、环保，唯一的副产品是水，实现零排放。

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燃料电池技术的进步，包括结构优化和性能提升。左侧示意图显示新电池采用了更轻薄的气体扩散层，提高了气体扩散性能两倍以上；电解质膜厚度减少三分之一，质子传导率提升三倍；催化剂层使用高活性铂/钴合金，活性提高1.8倍。右侧对比图显示新电池在相同电流密度下电压输出更高，电流密度比2008年模型提高了2.4倍，达到世界顶级水平。这些改进显著提升了燃料电池的整体性能。

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