目前氢能源汽车哪个环节最难？氢能源汽车其原理和架构分析 _生活知识

结论先行：质子交换膜燃料电池PEMFC作为最常见的氢燃料汽车的能源选择，从氢能量的上游氢的制取 / 储存 / 运输 / 加氢站这些方面，再到中游的燃料电池及其零部件的生产，包括下游的氢能应用的环节，在快速发展氢能源汽车的挑战为氢燃料汽车的购买成本和使用成本（氢气成本高）、加氢站建设的技术难度大且成本高、储氢技术的瓶颈、稀缺的催化剂原料。

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首先我们来谈谈氢能源汽车诞生的背景，再切入到其原理和架构，从中找出难点。
目前的情况是机动车污染严重，还面临能源消耗量大的问题，政府出台政策扶持新能源，通过蓄电池、燃料电池、超级电容器的电能来取代燃油作为汽车的能量源得到一定的发展，它也是缓解环境和能源现象的好方法。
燃料电池是在氢氧反应基础上，在催化剂的催化作用下输出电能，反应后无污染环境的气体。然而在生产、运输、存储的过程，燃料电池易燃、不稳定、耐高温差的问题，当下最常用的是质子交换膜燃料电池PEMFC，一方面具有燃料电池将化学能直接转换为电能且不产生环境污染的优点，另一方面具有运行温度低、响应快、稳定的优势。但是相较于传统内燃机的汽车，燃料电池汽车还存在安全性和经济性方面的一些问题。当下更多的是两种及以上动力源供电的混合动力汽车，以此一定程度上缓解高成本和低安全性的问题。

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那么再来看看燃料电池混合动力汽车结构，它的动力来源自燃料电池提供的电力，和传统内燃机车进行比较，构造和动力传输都有差异，燃料电池汽车的电池反应堆、蓄电池、电动机、DC/DC转换器的部分替代传统内燃机汽车中的发动机-变速器的结构，按照燃料电池自身的特点而做出的改善。但是和纯电动汽车的差别是在燃料电池汽车除了燃料电池作为主能量源之外，它还具有辅助能量源来共同为车辆提供能量，那么动力系统也是燃料电池汽车的关键构成部分。

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燃料电池汽车的动力系统一般组成为：由燃料电池、电动机、蓄电池、能量管理系统。燃料电池和蓄电池产生的电能通过 DC /DC 转换器、DC /AC 逆变器的设备，驱动电动机把电能转化为机械能且提供给汽车的动力。燃料电池汽车混合动力系统一般涵盖三种构造模式的混合动力系统：燃料电池+蓄电池、燃料电池+超级电容器、燃料电池+蓄电池+超级电容器。我这里就详细说明一下燃料电池+蓄电池。
关于燃料电池+蓄电池的混合动力系统，它是通过燃料电池提供核心能量，蓄电池是辅助能量源的动力系统。

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燃料电池作为核心动力源的优势为：高能量密度、环境污染小、噪声低、高效率，然而纯燃料电池汽车也存在一些缺点，比如，纯燃料电池动态响应慢，它的储存困难且稳定性差，有一定的安全问题，那么发展出不一样模式的混合动力系统。这个构架下，蓄电池来弥补燃料电池响应慢，而且无法回收多余能量的弊端，车辆启动瞬间，燃料电池动态响应慢，无法快速提供汽车所需动力，这个时候的蓄电池能够瞬时提供能量来确保车辆正常运行，等待燃料电池进入运行后再和蓄电池配合供能。如果汽车制动时，燃料电池没有办法回收多余的能量，这个时候蓄电池通过放电变更为充电模式，储存多余的能量，而且减少电能的浪费。那么在这运行模式下，蓄电池的 SOC 是运行过程中关键参数之一，那么SOC 的水平会影响汽车的运行性能。

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