车用燃料电池系统结构详解

燃料电池，通常说的是氢燃料电池（质子交换膜燃料电池），是一种通过氢气和氧气进行氧化还原反应，将化学能转换成电能的发电装置。与一般的电池不同，燃料电池只需要提供稳定的氢气和氧气，即可连续不断的提供稳定电能。

燃料电池作用机理

燃料电池工作时，阳极的氢气在催化剂的作用下分解出氢离子和电子，氢离子通过质子交换膜到达阴极，电子则沿着外部电路到达阴极（正极）产生电流。而在阴极，空气中的氢气与氢离子、电子反应生成水。

单电池结构组成

由于燃料电池的反应物是氢气和氧气，唯一生成物是水，应用在汽车上作为动力源能有效减少其它燃油车造成的环境污染问题，也因此，氢燃料汽车被认为是真正环保的新能源汽车。

燃料电池堆图示

在实际使用时，通常将多片燃料电池串联起来组装成燃料电池堆，以提供较大的用电需求。

燃料电池堆的主要部件

其中，由于燃料电池中的催化剂由铂贵金属构成成本较高，约占整个燃料电池堆成本的26%。

燃料电池堆成本构成

与传统燃油车上的发动机相同，燃料电池用作汽车动力源时，也需要相应的辅助系统，因此，燃料电池车上的燃料电池系统也称为燃料电池发动机，主要由燃料电池堆、空气供应系统、氢气供应系统、冷却系统、配电管理系统和控制器等组成。

丰田Mirai燃料电池车

燃料电池堆

空气压缩机（空气供应系统的核心组件），其作用是将燃料电池堆发电所需的空气压缩后输入电堆，在低流量时采用低压压缩，高流量时采用高压压缩，以提高效率。

空气压缩机

氢气循环泵（氢气供应系统核心组件），将未反应的氢气循环使用，提高了氢气的利用率。同时，也将生成的水进行循环，实现燃料电池系统的自增湿功能。

氢气循环泵

氢气喷射器（氢气供应系统核心组件）根据实际工况，供给燃料电池堆所需的氢气的量。

氢气喷射器

冷却系统

氢气循环泵用逆变器

高压储氢罐，顾名思义，类似于传统燃油车上的油箱，是燃料电池车上用来储存氢气的器件。

高压储氢罐

燃料电池车的底盘系统