Mirai 燃料電池系統的開發

Mirai 燃料電池系統的開發

日本豐田汽車公司自1992年就已經開始開發燃料電池技術，2008年發布了FCHV-adv燃料電池概念車。為了促進燃料電池汽車在商業領域的應用和量產，還需要對燃料電池汽車的關鍵性能進行改進，如冷起動性能、效率、續駛里程和耐久性。同時，進一步降低燃料電池系統的尺寸和成本。在2014年12月，豐田汽車公司推出了世界第一輛商業化量產的燃料電池汽車Mirai。對Mirai的燃料電池系統進行介紹。

Mirai采用的燃料電池系統為豐田燃料電池系統（TFCS）。TFCS主要包含高壓儲氫罐、儲能電池和燃料電池堆。TFCS工作時，儲氫罐中的氫氣與汽車前部吸入的氧氣在燃料電池堆內發生反應，產生電能驅動汽車電機。同時，反應產生的剩余電能存儲在儲能電池中。為了使燃料電池系統能夠提供穩定的電能，將燃料電池堆中電解質薄膜的濕度控制在合理范圍內。傳統的濕度被控制是通過使用1個外部加濕器來實現的，但使用外部加濕器將降低空氣系統的壓力，使空氣系統壓縮機的效率也隨之降低。此外，外部加濕器的使用還會導致燃料電池系統的部件增加，造成系統復雜度增加。而TFCS則可通過改善燃料電池本身的水蒸氣管理和控制邏輯的技術革新，實現電解質薄膜的濕度維持在合理范圍內。盡管由于空間和成本的限制，會使Mirai高壓儲氫罐的容量顯著低于FCHV-adv燃料電池概念車，但是通過增加空氣系統壓縮機的壓縮比，可以實現Mirai的續駛里程與傳統汽油車相同，同時其燃油經濟性約改善20%。

Takahiko Hasegawa et al. SAE 2016-01-1185.

編譯：李臣