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丰田第二代Mirai燃料电池结构独家解析

2020-11-23 22:42:05·  来源：燃料电池干货  
　
在首发第一代Mirai燃料电池汽车6年后，丰田汽车公司将于2020年12月全球发布并开售旗下第二代真正意义量产化Mirai。第二代Mirai基于丰田新全球架构(TNGA)下的GA-L
在首发第一代Mirai燃料电池汽车6年后，丰田汽车公司将于2020年12月全球发布并开售旗下第二代真正意义量产化Mirai。第二代Mirai基于丰田新全球架构(TNGA)下的GA-L后驱平台打造。在对燃料电池堆等组件及系统全新设计和优化后，第二代全新Mirai将迎来真正商业化。
 
丰田第二代Mirai燃料电池氢极板示意
据『燃料电池干货』获悉，丰田第二代Mirai燃料电池堆由330节燃料电池发电单体串联组成，峰值功率128 kW，体积功率功率高达4.4kW/L。此前，在2020第三届中国国际进口博览会，丰田汽车公司展台资料显示第二代Mirai燃料电池堆的体积功率密度在不包含端板条件下高达5.4 kW/L。
 
丰田燃料电池堆功率密度
 
丰田燃料电池堆小型化
丰田第一代Mirai燃料电池示意(氢侧)
从丰田汽车公司在日本国内的宣传片可见，丰田第二代Mirai燃料电池结构已发生重大变化。氢极板表现为波纹形流道形式，取代了第一代氢极板的蛇形进出走位。根据电堆总成实物图可以看到，氢氧分别按水平对置方向进出极板，即氢气左上进、右下出，空气右上进、左下出，冷却水右中进、左中出。巡检接口位置和样式也发生重大变化。
 
丰田第二代Mirai燃料电池发电堆叠体示意(氢侧)
 
丰田第二代Mirai燃料电池堆总成实物
此外，第二代Mirai燃料电池阴极板为直流道形式，并且阴极板也由第一代Mirai的3D流场简化为2D流场。基于水热平衡考量，冷却剂进口与空气进口同侧。通过简约2D极板设计、优化水气平面分布、电极材料革新等措施，二代Mirai电池面积比功率提升15%。与第一代相比，第二代Mirai燃料电池催化剂的Pt量(g/kW)降低了58%。
 
丰田第二代燃料电池进气示意
 
丰田第二代燃料电池极板水气流路示意
 
丰田燃料电池催化剂Pt量对比
第二代Mirai燃料电池系统采用与上一代相同的 以氢气循环泵为主的阳极主动氢循环模式 ，实现“自增湿”。但与第一代Mirai将氢气循环泵与进气端板直接贴合安装不同，第二代Mirai则 将氢循环泵与电堆脱离 ，与空气压缩机一同布置在电堆下方。此外，与第一代Mirai电堆横向布置底盘的方式不同，第二代Mirai燃料电池堆 纵向 布置在引擎盖下，进气端朝向车辆后方，如下图所示。
 
 
 
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