簡述氫燃料動力電池動力系統的核心技術

氫燃料動力電池的好處顯而易見，電力轉換效率極高，而且過程中十分靜謐，也不會要大量散熱。這就是為甚么豐田Mirai僅僅攜帶5kg氫氣就能續航700公里+的原由。極大的能量密度和極高的能量轉換效率，是氫燃料動力電池最大的特點。燃料動力電池反應堆的核心技術是質子交換膜以及催化劑，這些技術目前緊要被歐美大公司所壟斷，在我國并沒有形成太大規模的產業化。所以反應堆被列為核心技術就很容易理解了，那么儲氣罐為甚么也是核心技術呢？

就如同一個大國的裝備制造水平相同，在工業和民用范疇，密封材料的性能也是掂量一個大國制造業水平的緊要根據。歐美很多國家關于高性能密封材料的配方和制造工藝是絕對保密的。這就是為甚么在傳統汽車范疇，那些優秀性能的剎車系統和汽油柴油直噴射動機的燃油共軌系統都來自于歐美供應商，因為它們的核心技術就是密封技術。

關于氫燃料動力電池車也是這樣，要想提高續航里程就要多謝帶氫氣，而能夠儲存氫氣的壓力容器關于壓力的承受力，就是能夠攜帶氫氣多少的關鍵。正因為氫氣的密度很小，所以非得經過壓縮甚至是低溫液化后，儲存在壓力容器當中才能獲得足夠的能量密度，容器可承受的壓力越大，單位體積內攜帶的氫氣就越多。而容器可承受壓力越大，也意味著對密封性能和抗壓性能的要求越高。豐田Mirai在氫氣儲存方面的性能是世界領先的，并且車型已經量產，即便這樣，攜帶5kg的氫氣依然要兩個很大的儲氣罐，因此占據了車內后部的很多空間，使得整車在造型上有別于傳統電動車，車尾高度相對較高。

在整個燃料動力電池車運作的過程中，燃料動力電池反應堆是一個化學反應的場所。它只要源源不斷的供給少量氫氣就可以繼續工作，倘若發生氫氣泄漏或者安全事故，可以迅速切斷供應氫氣的路徑來戒備氫氣的燃燒。大家都能想到，最有可能影響燃料動力電池車安全性的是儲氣罐。

所以在設計儲氣罐時非得充足考慮安全碰撞問題：一方面儲氣罐的殼體材料要夠輕，另一方面要有足夠的強度用于耐受撞擊。因此，儲氫罐一般都是以成本高昂的碳纖維及其它復合材料組合而成。但是，我們知道，不管用多么堅固的材料制造儲氣罐殼體，也只是在一定的速度條件下，能保障碰撞的安全性。然而實際道路行駛時的速度，肯定要遠高于試驗室做安全碰撞的速度，那么一旦儲氫罐破碎，造成氫氣泄漏與空氣混合在一起是否就會馬上發生爆炸呢？

事實上，在儲氫的設計中都考慮到了這一點。正因為儲氫罐內部的氫氣壓力很大，所以在儲氣罐上設計有緊急泄壓閥，一旦發生氫氣泄漏或著火，緊急泄壓閥會自動打開并迅速釋放儲氣罐內的氫氣。我們知道氫氣的密度比空氣小得多，并且非得與氧氣結合才能出現燃燒或者爆炸，被高壓釋放的氫氣在靠近儲氣罐的部分由于壓力高流速極快，沒有哪些機會與氧氣接觸，而遠離儲氣罐的氫氣由于其密度小的特點，又會迅速的在空氣中上升。即便這個時候空氣當中有明火能夠滿足引燃條件，那么也僅僅只是在空氣上空形成一個火球，并不會對人員造成傷亡。

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