豐田在2015年5月舉行的汽車技術(shù)協(xié)會春季大會(主辦:日本汽車技術(shù)協(xié)會)上發(fā)表演講,介紹了燃料電池車(FCV)“MIRAI”在冰點以下的起動性。
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)來生成電力和水,因此在冰點以下起動時生產(chǎn)成的水就會結(jié)冰。最嚴(yán)重時,會堵塞電池單元內(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干燥控制來確保冰點以下的起動性,但實施干燥控制時,燃料電池的輸出功率就會下降。
以往車型存在生成的水變成滯留水的問題,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,通過使空氣向紊亂氣流和電極撞擊的方向流動,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,通過改變碳結(jié)構(gòu),降低氧擴(kuò)散阻力,基材采用薄層設(shè)計,同時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)運轉(zhuǎn)后的電池電流密度提高至2.4倍。
通過上述改進(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。