前沿拓展：

加氫汽車

141升氫氣。
氫燃料汽車的發(fā)展主要分為兩類，一類是像歐美國家，專注于氫燃料商用車，像德國的戴姆勒、美國的普拉格都是專供商用車，而日本則不同，堅持發(fā)展氫能源乘用車。
豐田、本田、現(xiàn)代，都推出了旗下的氫能源車型，而國內(nèi)的車企也不甘落后，奇瑞前不久推出了基于艾瑞澤5打造的氫燃料汽車，搭載了領(lǐng)先的30千瓦金屬雙極板燃料電池電堆，同時載有2個35MPa儲氫罐，儲氫量達(dá)3.58公斤（約合7.16斤），NEDC綜合工況下續(xù)駛里程可達(dá)540公里，勻速續(xù)駛里程可達(dá)到700公里，因為氫燃料電池的續(xù)航受氣溫和速度影響更小，因此可以說這款車的續(xù)航已經(jīng)達(dá)到甚至超越了大部分的電動汽車。

紅網(wǎng)時刻**4月21日訊（記者 龍真）加氫3分鐘，續(xù)航600公里……近年來，作為新能源汽車的主要技術(shù)路徑之一，“氫能汽車”正帶給人們無窮的想象空間。

而在今年北京冬奧會期間，在延慶和張家口賽區(qū)，千余輛氫能大巴穿梭在賽場之間，讓氫能汽車再次走到聚光燈下。

那么，氫能汽車的工作原理是什么？它與燃油車、電動車又有什么不同呢？

什么是氫能汽車

首先我們要了解什么是氫能汽車，氫能汽車是以氫作為能源的汽車。一般的汽車是以內(nèi)燃機(jī)燃燒柴油或汽油產(chǎn)生的推力作為動力源，而氫能汽車包括氫內(nèi)燃機(jī)汽車和氫燃料電池車，其中前者的動力來源為氫氣在內(nèi)燃機(jī)中燃燒產(chǎn)生的能源、后者則使氫或含氫物質(zhì)與空氣中的氧在燃料電池中反應(yīng)產(chǎn)生電力推動電動機(jī)，由電動機(jī)推動車輛。

氫能汽車的種類

氫能汽車主要分為兩大類，氫內(nèi)燃機(jī)和氫燃料電池技術(shù)。

氫內(nèi)燃機(jī)

氫燃料電池技術(shù)

氫內(nèi)燃機(jī)汽車的工作原理

氫氣發(fā)動機(jī)的原理與燃油內(nèi)燃機(jī)相同，是一種通過燃燒釋放反應(yīng)氣體的化學(xué)能，通過氣體膨脹做功的動力設(shè)備。

氫氣內(nèi)燃機(jī)其實并不是什么新鮮的概念，它的起步很早，可以追溯到19世紀(jì)中期。1841年，英國頒發(fā)了第一個用氫氣氧氣混合氣工作的發(fā)動機(jī)的專利。

在所有的汽車品牌中，堅持研發(fā)氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的要當(dāng)屬寶馬。1978年寶馬就開始研究氫燃料動力，他們在1996年的世界氫能會議上展示了一款氫氣內(nèi)燃機(jī)汽車，隨后在2000年德國漢諾威世博會上展示了用自家旗艦7系改造的750HL示范運(yùn)營車隊。

2007年，寶馬推出了迄今為止氫內(nèi)燃機(jī)汽車最接近量產(chǎn)的產(chǎn)品——Hydrogen 7。但最終結(jié)果我們也看到了，寶馬現(xiàn)在將精力轉(zhuǎn)到氫燃料電池方向。

以氫燃料為動力的寶馬7系

而且氫內(nèi)燃機(jī)有個弊端，那就是氫氣在發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒，雖然會生成水，但是也會和吸入的空氣，在高溫下產(chǎn)生一定的NOx。而且由于氫內(nèi)燃機(jī)的溫度更高，NOx的排放問題比起傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)更加嚴(yán)峻。

氫燃料電池汽車的工作原理

氫燃料電池技術(shù)是目前各大車企的主流方向，工作原理就是將氫送到燃料電池的陽極，在催化劑的作用下，一個氫原子被分解成2個氫離子和2個電子，氫離子穿過質(zhì)子交換膜，與氧氣結(jié)合生成水，電子無法穿過交換膜，只能經(jīng)過外部電路，被迫產(chǎn)生電流。

理論上來說，只要不斷地給陽極輸送氫氣，給陰極輸送氧氣，就可以持續(xù)地產(chǎn)生電能。

氫轉(zhuǎn)換成電能的工作原理

氫燃料電池很好地避免氫內(nèi)燃的缺點，比如化學(xué)反應(yīng)不需要高溫，所以能量交換后的產(chǎn)物只有水，能量密度更高，能量轉(zhuǎn)換效率要比氫內(nèi)燃機(jī)高很多。

氫燃料電池車的動力系統(tǒng)主要由高壓氫氣儲罐、動力電池、燃料電池電堆、燃料電池升壓器和驅(qū)動電等幾部分構(gòu)成。

氫燃料電池車的動力系統(tǒng)主要組成部分

其中，燃料電池電堆是氫燃料電池車最核心部件，為電動發(fā)動機(jī)供電；高壓氫氣儲罐則提供燃料，動力電池組提供而外的功率，讓車加速、爬坡和高速運(yùn)行。此外，在車輛滑行時，能量控制單元將驅(qū)動電機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，從而將部分汽車動能變?yōu)殡娔芙o動力電池充電。

氫燃料電池汽車的工作原理

相比于普通汽車，氫燃料電池車的排放只有純凈的水，且只需要少量氫氣（2.5公斤）即可續(xù)航400公里左右，燃料的成本要大大低于汽油、柴油等內(nèi)燃機(jī)燃料。

而相比于純電動汽車，氫燃料電池車以PEMFC電池堆替代鋰電池，作為電動發(fā)動機(jī)的能量來源，使得汽車擁有了更遠(yuǎn)的續(xù)航里程；同時，充能（充氣）時間從電動車的1-2小時變?yōu)榱藲淙剂想姵剀嚨?-5分鐘，和加油的時間差不多。

氫氣如何制造

當(dāng)前氫能的推廣和應(yīng)用，還存在很多難題，首當(dāng)其沖的就是氫氣的制造。

目前工業(yè)制氫主要有幾種方法：一是采用化石燃料制取氫氣；二是從化工副產(chǎn)物中提取氫氣；三是采用來自生物的甲醇甲烷制取氫氣；四是利用太陽能、風(fēng)能等自然能量進(jìn)行水的電解。

作為氫燃料電池汽車的基礎(chǔ)設(shè)施，我國累計建成超過130座加氫站，到2035年全國加氫站數(shù)量將超過5000座。

海馬汽車光伏制氫及高壓加氫一體站

此外，車企也開始了對加氫站的布局。2021年12月10日，海馬汽車光伏制氫及高壓加氫一體站在海口正式落成，站內(nèi)水電解制氫產(chǎn)能為每小時50標(biāo)方，每天可生產(chǎn)約107kg“綠氫”。

隨著政策推進(jìn)以及車企發(fā)力加速布局，氫能汽車“上路”有望提速。

拓展知識：

加氫汽車

無級變速箱就是沒有檔位的變速箱，無級變速箱和普通自動變速箱的最大區(qū)別是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速。

無級變速箱分為可變斜面式無級變速器和CVT無級變速器。無級變速箱省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動。通過改變驅(qū)動輪與從動輪傳動帶的接觸半徑進(jìn)行變速，由于CVT可以實現(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，從而得到傳動系與發(fā)動機(jī)工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性，改善駕駛員的**縱方便性和乘員的乘坐舒適性，所以它是理想的汽車傳動裝置。CVT系統(tǒng)主要包括主動輪組、從動輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個金屬片構(gòu)成。主動輪組和從動輪組都由可動盤和固定盤組成，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動，另一側(cè)則固定。可動盤與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成V型槽來與V型金屬傳動帶嚙合。發(fā)動機(jī)輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪，然后通過V型傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅(qū)動汽車。