豐田“MIRAI”提高電池單元排水性


鋰電世界 豐田在2015年5月舉行的汽車技術(shù)協(xié)會(huì)春季大會(huì)(主辦:日本汽車技術(shù)協(xié)會(huì))上發(fā)表演講,介紹了燃料電池車(FCV)“MIRAI”在冰點(diǎn)以下的起動(dòng)性。
FCV中的燃料電池組是使氫氣與空氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)生成電力和水,因此在冰點(diǎn)以下起動(dòng)時(shí)生產(chǎn)成的水就會(huì)結(jié)冰。最嚴(yán)重時(shí),會(huì)堵塞電池單元內(nèi)氣體及水的流路,導(dǎo)致燃料電池組停止工作。為了解決這一問(wèn)題,就必須減少水,或者增加燃料電池組的體積,使含水量容易控制。
2008年款車型的燃料電池組通過(guò)干燥控制來(lái)確保冰點(diǎn)以下的起動(dòng)性,但實(shí)施干燥控制時(shí),燃料電池的輸出功率就會(huì)下降。
以往車型存在生成的水變成滯留水的問(wèn)題,為此,MIRAI利用擁有三維流路的3D細(xì)孔網(wǎng),提高了生成的水的排水性。3D細(xì)孔網(wǎng)流路是細(xì)格子狀流路,通過(guò)使空氣向紊亂氣流和電極撞擊的方向流動(dòng),提高了氧氣向空氣極催化劑層的擴(kuò)散性。
在電池單元的電極方面,通過(guò)改變碳結(jié)構(gòu),降低氧擴(kuò)散阻力,基材采用薄層設(shè)計(jì),同時(shí)降低撥水層透水壓力,提高排水性,大幅降低含水量,使氧擴(kuò)散性比以往車型提高了一倍。這樣便可將熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后的電池電流密度提高至2.4倍。
通過(guò)上述改進(jìn),電池組容積從2008年的64L減小到了37L,熱容量縮小到了2/3,生成水量也減少到了2/3。
經(jīng)過(guò)流路構(gòu)造及電極的改造,允許含水量增加了一倍,因此通常熱機(jī)后,在-30℃也能起動(dòng)。