Giống như các loại xe chạy hoàn toàn bằng điện, xe điện chạy bằng pin nhiên liệu (FCEV) sử dụng điện năng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Trái ngược với các loại xe điện khác, FCEV sản xuất điện bằng cách sử dụng pin nhiên liệu chạy bằng hydro, thay vì chỉ lấy điện từ pin lưu trữ.
Trong quá trình thiết kế xe, nhà sản xuất xe xác định công suất của xe bằng kích thước của (các) động cơ điện nhận năng lượng điện từ tổ hợp pin và pin nhiên liệu có kích thước phù hợp. Mặc dù các nhà sản xuất ô tô có thể thiết kế FCEV với khả năng cắm điện để sạc pin, nhưng hầu hết các FCEV ngày nay đều sử dụng pin để thu lại năng lượng tái tạo từ phanh, cung cấp thêm năng lượng trong các trường hợp tăng tốc ngắn và để làm dịu năng lượng được cung cấp từ pin nhiên liệu với tùy chọn không hoạt động hoặc tắt pin nhiên liệu khi cần năng lượng thấp. Lượng năng lượng tích trữ trên xe được xác định bởi kích thước của bình nhiên liệu hydro. Điều này khác với một chiếc xe chạy hoàn toàn bằng điện, trong đó lượng điện và năng lượng có sẵn đều liên quan chặt chẽ đến kích thước của pin lưu trữ.
Xe điện chạy bằng pin nhiên liệu FCEV là gì?
FCEV (viết tắt của Fuel cell electric vehicle) sử dụng một hệ thống đẩy tương tự như của xe điện, trong đó năng lượng được lưu trữ dưới dạng hydro được chuyển đổi thành điện năng bởi pin nhiên liệu. Không giống như các loại xe động cơ đốt trong thông thường, những loại xe này không tạo ra khí thải độc hại.
FCEV được cung cấp nhiên liệu bằng khí hydro tinh khiết được lưu trữ trong bình chứa trên xe. Tương tự như các phương tiện động cơ đốt trong thông thường, chúng có thể tiếp nhiên liệu trong vòng chưa đầy 5 phút và có phạm vi lái xe trên 500km. FCEV được trang bị các công nghệ tiên tiến khác để tăng hiệu quả, chẳng hạn như hệ thống phanh tái tạo thu năng lượng bị mất trong quá trình phanh và lưu trữ trong pin điện. Các nhà sản xuất ô tô lớn đang cung cấp một số lượng hạn chế FCEV sản xuất cho công chúng ở một số thị trường nhất định, đồng bộ với những gì cơ sở hạ tầng đang phát triển có thể hỗ trợ.
Pin nhiên liệu hoạt động như thế nào?
Loại pin nhiên liệu phổ biến nhất cho các ứng dụng xe cộ là pin nhiên liệu màng điện phân polyme (PEM). Trong pin nhiên liệu PEM, một màng điện phân được kẹp giữa điện cực dương (cathode) và điện cực âm (anode). Hiđro được đưa đến anode, và ôxy (từ không khí) được đưa vào cathode. Các phân tử hydro phân tách thành proton và electron do phản ứng điện hóa trong chất xúc tác pin nhiên liệu. Sau đó, proton di chuyển qua màng đến cathode.
Các electron buộc phải di chuyển qua một mạch bên ngoài để thực hiện công việc (cung cấp năng lượng cho ô tô điện) sau đó tái kết hợp với các proton ở phía cathode nơi các proton, electron và các phân tử oxy kết hợp để tạo thành nước.
Các thành phần chính của ô tô điện pin nhiên liệu hydro FCEV
#1. Ắc quy phụ trợ
Ắc quy phụ trợ 12V như ắc quy trên xe động cơ đốt trong thông thường. Nó cung cấp năng lượng cho các thiết bị điều khiển và phụ kiện
#2. Bộ pin điện áp cao
Bộ pin điện áp cao này lưu trữ năng lượng được tạo ra từ quá trình phanh tái tạo và cung cấp năng lượng bổ sung cho động cơ điện kéo.
#3. Bộ chuyển đổi DC/DC
Thiết bị này chuyển đổi nguồn DC điện áp cao hơn từ bộ pin kéo thành nguồn DC điện áp thấp hơn cần thiết để chạy các phụ kiện của xe và sạc lại pin phụ.
#4. Động cơ điện kéo (FCEV)
Sử dụng năng lượng từ pin nhiên liệu và bộ pin kéo, động cơ này dẫn động các bánh xe của xe. Một số loại xe sử dụng động cơ máy phát điện thực hiện cả chức năng truyền động và tái tạo.
#5. Pin nhiên liệu
Một tập hợp các điện cực màng riêng lẻ sử dụng hydro và oxy để sản xuất điện.
#6. Bộ nạp nhiên liệu
Một vòi phun từ bộ phân phối nhiên liệu gắn vào bình chứa trên xe để làm đầy bình.
#7. Bình nhiên liệu (hydro)
Tích trữ khí hydro trên xe cho đến khi pin nhiên liệu cần.
#8. Bộ điều khiển điện tử công suất (FCEV)
Bộ phận này quản lý dòng năng lượng điện được cung cấp bởi pin nhiên liệu và pin kéo, điều khiển tốc độ của động cơ điện kéo và mô-men xoắn mà nó tạo ra.
#9. Hệ thống nhiệt (làm mát) – (FCEV)
Hệ thống này duy trì phạm vi nhiệt độ hoạt động thích hợp của pin nhiên liệu, động cơ điện, thiết bị điện tử và các thành phần khác.
#10. Truyền động (điện)
Hệ thống truyền lực truyền cơ năng từ động cơ điện kéo đến các bánh xe.
