不加油、不充電、不排放尾氣，唯一排放的廢物是純凈水!會有這樣的車存在嗎?答案是肯定的!豐田Mirai就是這樣一輛車。那么這一切都是如何實現(xiàn)的呢?
隨著石油資源的不斷消耗，傳統(tǒng)燃料汽車在未來將被新能源取代已成定局。而要說到在領域誰最有發(fā)言權，相信不少人都同筆者一樣第一個想到的便是豐田;已經量產并推出了數(shù)代的普銳斯雖然依然在燒油，但不可否認其對于研發(fā)的意義是相當巨大。而此次豐田為我們帶來的Mirai氫車則是將未來汽車直接具象化的呈現(xiàn)在了我們的眼前。
與目前國內炙手可熱的純電動車相比，氫燃料電池具有能量密度更高(單位體積下約為傳統(tǒng)電池的7倍)、加注更快捷等優(yōu)勢。而且從我國目前的發(fā)電結構來看，氫燃料電池對于環(huán)境保護的意義更是遠不止減少一輛車的碳排放這么簡單。
說回Mirai，作為一款量產的氫燃料電池車，它與我們之前所見到的氫動力車又有什么區(qū)別呢?其實這個問題很簡單，氫燃料電池車是通過氫來產生電能，最終驅動車輛的是電動機;而之前亮相過的氫動力車(如BMW 7系氫動力版)則是通過以氫為燃料的內燃機直接驅動車輛。
了解了Mirai出現(xiàn)的意義，那么這臺車到底是怎么工作的呢?簡單來說，Mirai的驅動方式就是通過氫與氧在燃料電池堆發(fā)生反應，產生出電能來帶動電動機，最終驅動車輛行駛。聽起來似乎很簡單?相信你在了解這套系統(tǒng)的各部分構成后就不會這么想了。
因為氫分子體積小，可以透過薄膜的微小孔洞游離到對面去，但是在穿越孔洞的過程中，電子被從分子上剝離，只留下帶正電的氫質子通過，氫質子被吸引到薄膜另一側的電極與氧分子結合。電解質薄膜兩側的電極板將氫氣拆分成氫離子(正電)和電子、將氧氣拆分成氧離子(負電)和電子，電子在電極板之間形成電流，兩個氫離子和一個氧離子結合成為純水，是反應的廢物。所以本質來講，整個運行過程就是發(fā)電過程。
豐田2008年燃料電池
豐田Mirai的創(chuàng)新
豐田Mirai搭載的燃料電池堆棧是由370片薄片燃料電池組成的，因此被稱為“堆棧”，一共可以輸出114千瓦的發(fā)電功率。此前我們也分析了大眾集團的燃料電池技術，結構基本類似。豐田的燃料電池堆棧經歷了十幾年的技術優(yōu)化，形成了自己的特色結構，比如3D立體微流道技術，通過更好地排出副產物水，讓更多空氣流入，有效改善了發(fā)電效率。所以整個堆棧的發(fā)電效率達到了世界先進水平，達到了3.1千瓦/升，比2008年豐田的技術整整提升了2.2倍。
作為氫燃料電池車，首先要考慮的肯定是氫燃料的存儲安全。我們可以看到在這方面豐田確實下了很大的功夫，兩個特制的儲氣罐最大可承受70兆帕的壓力;而碳纖維+凱夫拉(防彈衣面料)外殼的使用足以抵擋輕型武器的攻擊，當然相信也很少有人會對Mirai下此毒手。
儲氫罐被設計成四層結構，鋁合金的罐體內部襯有塑料內膽，外面包裹一層碳纖維強化塑料的保護層，保護層外側再增加一層玻璃纖維材料的減震保護層，并且每一層的纖維紋路都根據所處罐身位置不同而做了額外的優(yōu)化，使纖維順著壓力分布的方向，提升保護層的效果。
在新一代系統(tǒng)中，發(fā)出的電能還需要經過升壓變頻器的升壓才能供給電動機使用，最終輸出電壓由2008年款燃料電池的250V上升到了650V。從其發(fā)電功率來看，正好可以滿足電動機的最大輸出需求。
最大功率113kW、峰值扭矩335N·m的電動機來自雷克薩斯RX450h，這套動力總成帶動Mirai超過1.8噸的車身雖然算不上很充沛，但絕對能滿足日常使用;而試想一下，真正購買這臺車的車主，又有幾個會開著它進行激烈駕駛呢?
氫燃料電池相比我們目前常見的純電動車主要優(yōu)勢有兩個：首先，其加注燃料的所需時間與普通汽油車加油差不多，比起電動車充電可真的快了不是一點半點。第二，氫燃料電池這種驅動方式的續(xù)航水平明顯要強于搭載相同體積電池組的純電動車。
Mirai還有一個獨門秘籍，那就是借助車上的電源插口，它可以瞬間變身大號的“充電寶”，而它充電的對象可不局限于那些電子產品，簡單來說，即便是家里停電了，借助它也能使各種家用電器保持一定時間的正常運行。
作為一款商品，豐田Mirai除了諸多值得炫耀的“黑科技”，還有哪些吸引潛在用戶的特點呢?其實單從一輛中型轎車的設計角度來說，它顯然已經足夠吸引人們的眼球了。
豐田的設計師和工程師們或許是覺得氫車已經不適用于傳統(tǒng)汽油車的平庸外形，所以決定在Mirai身上采用毫不妥協(xié)的前衛(wèi)設計。從細長的頭燈開始，就注定了它的不同凡響。懸浮式車型、左右連貫式尾燈等近來十分流行的設計元素都在Mirai身上一一呈現(xiàn)。單從外觀來說，這臺車可謂是“貌不驚人死不休”。
單看Mirai內飾的任何一部分，恐怕熟悉豐田和雷克薩斯的朋友都能說出這一部分是出自哪款傳統(tǒng)車型，但其設計的妙處就在于將這些熟悉的元素整合起來的同時，展現(xiàn)了前所未有的新鮮感。當然這種新鮮感也是為了襯托出這款氫燃料電池車的與眾不同。
氫燃料通過氧化反應釋放電能后，所產生的排放物是水;那么作為液態(tài)的排放物，解決“排在哪”的問題也就成了工程師們需要考慮的問題之一。在這臺豐田Mirai的車內我們看到了一個標著“H2O”字樣的按鍵，按下它便可通過車尾的管路排出水，當然我們也希望看到如果氫燃料能普及，在大街上能出現(xiàn)回收這些水的裝置。
豐田Mirai駕駛起來與一輛普通中級車差別不大，動力部分的體驗則與純電動車比較類似。雖然它扣著諸多高科技的光環(huán)，但真正駕駛的時候你會覺得它還是很平易近人的，所以完全不用因為是就對它區(qū)別對待。
目前這款車已經開始在日本本土銷售，其售價約合人民幣38萬元，減去各種減免的稅費，售價也達到了合人民幣26萬元，與傳統(tǒng)的中型車甚至中大型車相比沒有優(yōu)勢。而在氫燃料的花費方面，目前日本本土燃料氫價格約為1000日元/千克，未來還有降低的可能性，可見其使用成本并不高昂;而實際上阻礙其發(fā)展的其實是稀少的加氫站數(shù)量。
總結
氫燃料電池車的量產為我們打開了一扇未來交通解決方案的大門，與各大國內廠商趨之若鶩的純電動車相比，氫燃料電池車的優(yōu)勢十分明顯;電動車充電時間過長和續(xù)航里程過短這兩個短板都被氫燃料電池車完美解決，而從這個角度來看，或許Mirai所展現(xiàn)的才是未來汽車真正的雛形。
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