风冷氢燃料电池原理

燃料电池是一种能将燃料的电化能转化为电能的能量转换装置。与电池类似，它们也是电化学发电机，因此被称为燃料电池。相应的以氢为燃料的燃料电池是风冷氢燃料电池。它可以理解为水电解成氢和氧的逆反应。所以这个过程是清洁的。因为它不受传统发动机使用卡诺循环42%左右热效率的限制。风冷氢燃料电池可以轻松达到60%以上的效率。风冷氢燃料电池不像火箭那样通过氢和氧燃烧的剧烈反应产生动能。相反，它们通过催化装置从氢中释放吉布斯自由能。例如，石墨和金刚石都是碳的情况。但是形成钻石需求高温和高压。所以这个变换代表一个不同的吉布斯自由能。 

风冷氢燃料电池的工作原理是通过燃料电池正极的催化剂(铂)将氢分裂成电子和氢离子(电动物质)。电动物质通过原材料互换薄膜到达负极，与氧发生反应，转化为水和热。相应的电子通过外部电路从正极流向负极产生电能。商用风冷氢燃料电池面临的至大挑战之一是成本控制。燃料电池轿车目前的价格大约是普通轿车的5倍。它的核心部件叫做原材料互换薄膜。它将氢中的电子分离成电动物质，电动物质将它们从正极交换到负极，与氧反应产生水和热。因此，原材料互换薄膜的核心是催化剂铂。另一方面，铂金是一种贵金属，通常是制作结婚戒指的材料。为了促进大规模的商业使用，一方面需要减少催化剂的用量，另一方面要寻找低成本的替代材料。说到风冷氢燃料电池轿车，目前的主流是原材料互换薄膜燃料电池(PEMFC)技术。该系统通常由燃料电池堆、储氢罐、动力电池、燃料电池直流升压变换器、功率控制单元和动力电机组成。目前燃料电池堆功率密度为3.1kW/L，至大功率输出为114kW。由于每个燃料电池的输出电压只有0.6~0.7V，需求与直流升压变换器和动力电池配合使用。使电压能适应650V的高压，驱动动力电机。同时，与动力电池类似，需求电池管理系统BMS，燃料电池也需求准确的监控管理系统FCMS，通过放电状态快速调整反应相关参数。为了储存氢气，一般采用70MPa高压液氢储罐。 

综上所述，风冷氢燃料电池轿车因其清洁的特点而受到广泛关注。但仍有许多挑战需求解决。一方面，降低了关键部件原材料互换薄膜的成本。另一方面，加氢站的普及。让我们拭目以待。