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让总理沉重凝视的丰田新能源牛车竟然这么多地方用到碳纤维
中国玻璃纤维复合材料信息网 (cnbxfc.net) 发布日期: 2018-05-21  阅读: 7659  字体:  双击鼠标滚屏
       最近一段时间,一副照片流传朋友圈,有的人痛心疾,有的人引经据典......当然这张照片不仅在汽车界,也在社会上引起了巨大的反响!


 
  这是5月11日,李克强总理在日本相安倍晋三陪同下参观了位于北海道的日本丰田汽车旗下工厂,丰田社长亲自给他们介绍的一款新能源汽车。
  在总理访问的这个时间段,恰好爆出国内的一些新能源车企效益不好,并普遍存在骗补的嫌疑。这个大背景下,人们对这张图片有了特别是的解读:
  当看到某款新能源汽车时,李克强总理脸色凝重,替中国制造着急。
  安倍得意的想,怎么样,你们中国制造不出这么好的新能源车吧。
  当然无论是否是过度解读,也体现了中国的汽车发展和国外的技术差距,不过否认最近一些年中国汽车产业取得了长足的发展,特别是电动车甚至是火热。但在核心竞争力方面,很多核心技术掌握在国外手里!
  今天我们抛开种种因素,就仔细看一下让两国总理都关心和重视的到底是啥车,有啥特殊的!
  李克强总理看的这款车,就是丰田汽车的氢燃料电池轿车Mirai(日文“未来”之意)。“Mirai”是丰田款量产的氢燃料电池车。如其名,Mirai被丰田汽车视为“未来之车”,于2014年12月15日在日本正式上市。
 

 
  这是次投放市场的量产燃料电池车,这辆车有什么特点呢?
 

 
  丰田Mirai的结构、原理与传统的汽油车或者纯电动车都不一样,它是通过氧气和氢气发生化学反应产生的化学反应,产生电能,驱动电机工作的:
 

 
  当然对于搞化工材料的人来说,动力系统的好多我们看不懂,不过对于学化学的人都知道,氢气和氧气反应生成水,并产能能量。水是环保的,常规的时候这个能量是热能,学物理化学时,化学方程、熵焓公式逼疯不少学生的脑细胞!而把热能转化为电能就是技术的关键了!扯远了,收回来,对于我们搞碳纤维及复合材料的,最感兴趣就是,这款颜值和技术含量都很高的车子里,很多核心部件就是用碳纤维或其复合材料!!!
  重要的话再说一遍,丰田Mirai里有很多核心部件就是用碳纤维或其复合材料:
 

 
  这是一张网上就可以查到的,碳纤维在丰田Mirai里应用的示意图,但很多人并不仔细看,今天就细细解读一下。Mirai是氢燃料新能源车,在最核心的氢燃料电池有哪些地方用到碳纤维呢?



 
  看到第二张图片黑色的部分,就是长得像丝瓜络或海绵的家伙了吗?那就是用碳纤维纸做的,碳纤维纸是用短切碳纤维做成的毡,然后负载催化剂,氧气和氢气在催化剂作用下发生化学反应。这个的原理就像啥呢?我想起来以前做药物合成时,加氢反应或合成多肽时脱保护基的反应,那时用的是钯碳催化剂,通入氢气,有时需要加热,但大多数常温就可以反应。那时做这个反应最简单,搭好反应装置,下班之前配好料,放到反应装置里,加入钯碳催化剂,通一夜的氢,第二天上班,反应完成,进行后处理就可以。而钯碳催化剂,就是钯碳负载到活性炭上的。为什么呢,钯具有很好的催化活性,也是贵金属,而且真的很贵,比黄金贵多了,为了提高效率就把钯做成很细的粉末。为何选择活性炭呢,活性炭比表面非常大,可以负载这些催化剂,提高催化效率,而且活性炭的化学稳定性非常好,不会参与化学反应。利用碳纤维纸作为正极材料,也是这个原理,而做成碳纤维纸,既保持了蓬松、比表面大,而且这种结构性材料,好安装处理!(对了,这个结构对研究催化剂的人是否有用?我们以前粉末状,做完后,要过滤等等,要是像碳纤维纸是不是可以直接取出来?另外都是气体反应,可以做成管道填充,这种好像更有利哎)!
  此外,既然氢燃料电池,就要有氢,我们知道氢是密度很小的气体,不像汽油,水一样,好存储运输。而且对于汽车来说,氢气少,跑不远。因此如何储存,是很重要的!下图就是碳纤维复合材料在这个车子上另一个重要的应用——碳纤维储氢罐!
 

 
  罐子的压力越大储存的氢气就越多,但是对生产的要求以及相应系统的要求也就越高!例如这个的要求压力是70MPa,内衬是4型瓶的聚丙烯材质的。而国内现在只能做35Mpa的,而且只能做3型的,金属内胆,重得多了。不过目前已经有多的团队在研究耐70MPa的4型瓶。
  此外汽车正朝着轻量化发展,而碳纤维复合材料是研究的重点,目前已经有多个车企研究,从部件到车身!这款车型也不例外,目Mirai氢燃料电池车的地板材料,就是使用碳纤维复合材料的。
  新能源车是未来汽车发展的方向,目前有两条路比较现实,一条是锂电池电动车,一条是氢燃料电池电动车。国内锂电池电动车发展比较红火,但氢燃料电池电动车少一些!但哪一个更好,现在还未见分晓,也许两条腿走路,更靠谱一些!
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信息来源:新材料在线
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