解析丰田燃料电池轿车Mirai高压储氢系统（上）

◆编译/江苏 高惠民

丰田汽车公司于1992年开始开发燃料电池汽车(FCV：fuel cell vehicles )，此后进行了许多项目研发，以期使这些汽车得到广泛使用。丰田FCHV-adv发布于2008年，采用的是燃料存储压力为70MPa的氢气罐，而不是35MPa的氢气罐。通过各种改善燃料经济性的措施，FCHV-adv的实际续航里程达到了至少500km。继FCHV-adv之后，丰田公司开发了一款新型FCV轿车Mirai(未来)，使其量产化。该轿车配备了新型70MPa高压存储系统。新型FCV的储氢系统比FCHV-adv的存储系统质量轻得多，且成本更低。

一、70MPa高压储氢系统布置

优化了新开发的高压氢气罐形状，使其能够安装在轿车型车辆的地板下方(图1)。

图1 高压氢气罐安装布局

这种形状的高压储氢罐确保了车辆具有足够的内部空间和所需的氢气容量。两个高压氢罐的规格列于表1。高压氢气通过高压调节器和喷射器两个元件的减压输送给燃料电池堆(FC),图2所示为新型FCV高压储氢系统的基本配置。这两个氢气罐通过圆形支架安装在地板下方，如图3所示。

图3 高压储氢系统的外观

表1 高压氢气罐规格

图2 高压储氢系统的基本配置

二、减轻高压氢气罐的质量

1.改进的碳纤维增强树脂(CFRP)层压方法

由于高压氢罐在高压氢气存储系统的质量中占最大比例，因此对罐的设计进行了彻底的修改，图4所示为高压氢气罐的结构。

图4 高压氢气罐的结构

高压氢气罐由最内层的塑料构成内衬，以密封氢气，并被能够承受高压的坚固碳纤维增强树脂层(CFRP， Carbon Fiber Reinforced Plastic)包围。CFRP层之外是玻璃纤维强化树脂层(GFRP，Glass Fiber Reinforced Plastic)，用以承受冲击。……