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氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

2019-05-05 浏览次数:845 次 卡车之家

氢燃料电池卡车最近频繁出现在业内新闻上。对于这个新事物,大家听的不少,但是它和电动车、柴油车的区别在哪里?车身结构是怎么样的?运作原理又是什么?这些问题大多数卡友可能还不了解。

  •  氢燃料电池车对比电动车 多了燃料电池和储氢罐

氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

我根据上海车展氢燃料电池卡车的底盘结构自己画了张图

我们先从车身结构开始介绍,方便大家能有一个整体的认识。氢燃料电池卡车在大致结构上和电动卡车相似,一样有电机、电控和电池,它多的就是一个燃料电池和储氢罐。

  •  氢燃料电池其实是一个发电装置而不是蓄电装置

氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

氢燃料电池虽然被称为电池,但实际上它是一个发电装置

氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

氢燃料电池通过氢气和氧气的化学反应发电

氢燃料电池车的工作原理是:将氢气送到燃料电池的阳极板(负极),经过催化剂(铂)的作用,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,到达燃料电池阴极板,从而在外电路中产生电流。

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,就可以不断地提供电能。

燃料电池发出的电,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。

由于多了这么一个发电装置,氢燃料电池车的续航里程就有了显著的提升,另外加氢的时间一般只需5分钟,比充电时间快了许多倍。

  •  成本高加氢难是目前困扰氢燃料电池车发展的问题

氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

2017年11月上市的大通FCV80氢燃料电池车官方指导价130万

氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

上海车展上福田氢燃料轻卡装了3个储氢瓶,这瓶子一个5-6万

当然氢燃料卡车目前有利也有弊,最显著的一个问题就是氢燃料卡车贵,比电动车贵很多。至于贵的原因,一是燃料电池系统成本过高,二是加氢站的储/运氢成本高。

燃料电池的成本高主要是由于燃料电池中的许多关键部件依旧需要从国外进口,部分商品处于垄断地位,所以造价很高。

氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

国内氢燃料卡车,目前普遍把储氢罐安装在车厢上,占用了载货空间

氢的储运成本高,和氢气的特性有关。氢气1个标准大气压下的密度为0.0899克/升,热值为1.4亿焦/kg,也就是大约1公斤氢气完全释放能量有39度电,转换效率最高60%,按轻卡标载(总重4.5吨)300公里80度电算需要3.45公斤氢气,大约38375升体积,也就是要烧掉38方的氢气。

车上自然是不可能安装那么大的储氢罐的,这时候就需要加大储氢罐内的压力,缩小氢气的体积。一般国内的储氢罐采用的是35MPa的标准,也就是说储氢罐内部可以达到350个大气压。装上3个这样的储氢罐后加上车上的锂电池,整车可以达到300多公里的续航里程。

氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

一个高压加氢站需要投资1000-1500万元,且只能满足200台车的使用需求

由于罐体内的压力大,这类储氢罐的制作成本非常高,一个瓶子5-6万。相应的加氢站储存氢气同样使用的是这种技术,据悉,在国内建设一个高压加氢站需要投资1000-1500万元,且只能容纳约500公斤氢气,成本很高且审批难。

  •  虽说还有不少缺点 氢燃料电池卡车的未来却十分美好

虽说氢燃料电池卡车还存在不少问题,但是根据英国石油公司(BP)发布的能源技术展望报告预测,未来5-10年间氢燃料电池的制造成本会逐步下降到与汽油发动机持平的价格。

在相关技术方面,2018年清华大学氢燃料电池实验室与武汉一家科技公司的联合研发团队攻克了燃料电池关键材料催化剂产业化生产难题。目前,该催化剂获得17项专利,且价格仅为进口产品一半。

氢燃料电池卡车的底盘结构与运作原理

潍柴与巴拉德合作签约现场

潍柴动力股份有限公司通过全资子公司潍柴动力(香港)国际发展有限公司以1.64亿美元认购加拿大巴拉德动力系统有限公司(19.9%股份完成交割,正式成为巴拉德第一大股东。巴拉德是一家位于加拿大的全球氢燃料电池领军企业。

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