燃料电池汽车Mirai 的开发

燃料电池汽车Mirai 的开发

燃料电池汽车是一项非常有前景的环保技术，其具有与传统汽车相近的续驶里程，并能实现零排放和低噪声运行。2014年12月日本丰田汽车公司生产了全球首辆量产型燃料电池汽车Mirai。Mirai的开发解决了燃料电池系统成本和可靠性的技术难题。

首先，为了与现有混合动力汽车零部件标准统一，需要降低燃料电池汽车零部件的生产成本。考虑燃料电池低电压、高电流和牵引电机高电压、低电流的特征，开发一套新型升压转换器，实现与其它混合动力汽车零部件的通用性。其次，由于燃料电池中质子交换膜需要保持适当的湿度，以保证质子的稳定传输，因而需要外部加湿器。在开发Mirai过程中，通过整合氢气流场和冷却液流场，使空气出口产生的水通过反向扩散给入口处的氢气加湿。氢气循环泵则将水蒸气输送至空气入口处给流场加湿，这样便可以消除外部加湿器，简化系统结构，同时降低成本。再次，通过使用新型材料（普通碳纤维）和层压工艺提高储氢罐强度，减轻了储氢罐质量，与之前推出的燃料电池概念车FCHV-adv采用高级航空碳纤维高压储氢罐相比，成本得到显著降低。最后，为了提高燃料电池的可靠性，燃料电池反应堆采用了三维微孔空气流场。这种流场可以使氧气以湍流的形式扩散，防止流场积水阻碍气流流动，并使反应堆内各片电池的发电更加均匀。

刊名：IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering（英）

刊期：2017年第12期

作者：Yasuhiro Nonobe

编译：李臣