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2024-11-25 | 星期一

氫燃料電池車的環保科學原理

發表: 2018年09月18日

氫燃料電池車和普通電動車都是用電能啟動引擎,但是在方式上有所差異。(Hyundai)
氫燃料電池車和普通電動車都是用電能啟動引擎,但是在方式上有所差異。(Hyundai)

(大紀元訊)氫燃料電池車為什麼被稱為終極環保車?氫燃料電池車和普通電動車有什麼區別?讓我們用科學來解答。

據現代網站稱,現代汽車2013年全球首次量產的氫燃料電池車被看作是「終極環保汽車」。普通電動車是通過礦石燃料或核能發電產生電能,所以嚴格地講並不能看作為環保車。相反,氫燃料電池車雖然也像電動車一樣,依靠電池驅動,但它是通過燃燒氫(不用擔心枯竭)來產生電能,而且排出來的是水(水蒸氣),不會產生廢氣,而且運行時間越長空氣越清潔。下面我們來看一下,終極綠色環保汽車氫燃料電池車隱藏的科學原理。

將化學能源轉化為電能的燃料電池核心技術

氫燃料電池車和普通電動車都是用電能啟動引擎,但是在方式上有所差異。

氫燃料電池車和電動車最大的差異在於電池的結構上。電動車使用的是能夠進行充電的二次電池,相反,氫燃料電池車使用的是將氫氣和氧氣反應產生的化學能轉化為電能的燃料電池。這個跟傳統汽油引擎車將燃燒汽油時產生的化學能轉化為熱能是一樣的原理。不同的是,氫燃料電池車將氫氣和氧氣反應產生的化學能轉化為電能,而不是熱能,因此其核心裝置就是燃料電池。

燃料電池由兩個電極和在中間傳送氫離子的電解質膜組成。一個電極供應氫氣,另一個電極供應氧氣。在氫電極,氫分子會分解成氫離子和電子,氫離子進入電解質,並傳送到氧電極。而在氧電極,氫離子和氧氣產生化學反應產生水。經過這種過程,兩個電極之間會產生0.7V的電壓,即氫氣的化學能轉化為電能。如果將這些連接到多個直列上,就可以製造出想要的電壓。這就是氫燃料電池車動力源的誕生過程。

充一次氫,就能行駛700km

NEXO的充氫時間只需2~3分鐘,充一次可行駛500~700km。



燃料電池的性能主要看氫分子分解為氫離子後,氫離子和氧氣的反應效率。目前為止,能夠促進該反應的最合理的物質是白金(鉑,一輛車需要70g)。為了能代替昂貴的白金,多家企業正爭先恐後要開發出便宜又有效的催化物。氫燃料電池車只要有氫氣就能隨時啟動。加滿氫氣也只需2-3分鐘,這是即使快速充電也需要1小時左右的普通電動車是無法比的,氫燃料電池車充一次可行駛500~700公里,相當於普通電動車行駛距離的2倍左右。

NEXO,行駛越久越能產生空氣淨化效果

雖然還有一些待完成的課題,但是氫燃料電池車擁有的卓越空氣淨化能力是毋庸置疑。

現代汽車今年初推出的氫燃料電池車NEXO具有卓越的空氣淨化能力。啟動時吸收黑黢黢的污染空氣,經過3階段空氣淨化裝置,就會變成干乾淨淨的空氣。現代汽車透露,NEXO運行1個小時就能淨化總共26.9kg的空氣,這相當於42.6名成年人(體重64kg)呼吸一小時的空氣量。假設10萬輛NEXO汽車一天平均運行2個小時,就能夠淨化355000名成年人呼吸24小時的空氣,或者845萬人呼吸1小時的空氣。

但也不能保證氫燃料電池車不會帶來任何大氣污染。在製造氫氣的過程中,很難避免二氧化碳等溫室氣體的排放。比起電動車或內燃機汽車,氫燃料電池車確實是卓越的綠色環保車,但想要達到無公害的水平,要走的路還是很長遠。

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