豐田汽車公司在2014年12月推出的氫燃料電池汽車Mirai，作為全球第一款量產(chǎn)的氫燃料電池車，在技術領域與氫燃料電池等方面具有較大的參考意義和分析價值。

中國汽車技術研究中心有限公司數(shù)據(jù)資源中心于2017年購入Mirai，并對其進行了長期的整車性能分析試驗。燃料電池系統(tǒng)是本款車的核心部件。本期文章我們就來和大家聊聊氫燃料電池的工作原理

Mirai的工作原理如下圖所示，氧氣由進氣格柵進入到燃料電池中，氫氣通過儲氫罐進入到燃料電池中，二者在燃料電池中發(fā)生反應，從而產(chǎn)生電能通過電機驅動汽車行駛。

燃料電池的基本原理請參考下圖，簡單來說就是電解水的逆反應。把氫氣和氧氣分別供給陽極和陰極，氫通過Pt催化劑生成氫離子，失去的電子通過外電路到達陰極，產(chǎn)生電能；與此同時，陽極側的氫離子通過質子交換膜到達陰極與氧氣反應生成水。看似簡單的原理，實則并不是那么簡單。

以直行單流道單體質子交換膜燃料電池為研究對象，借助于CFD軟件的PEM模塊對不同工作環(huán)境下（工作壓力、工作溫度和濕度）下的電池進行數(shù)值模擬，研究低電流密度條件下壓力、溫度和濕度對燃料電池性能的影響程度。

質子交換膜燃料電池的組成部分主要包括陽極集流板、陰極集流板、陽極氣體流道、陰極氣體流道、陽極氣體擴散層、陰極氣體擴散層、陽極催化劑層、陰極催化劑層和質子交換膜，其中氣體流道為單直行流道。