研学丨燃料电池车的典型效率及能耗

燃料电池的一大优势是高效率，能够更高效的利用能源。现在燃料电池车的研发已经持续了相当长一段时间（世界上第一辆燃料电池车为1966年通用的Electrovan），燃料电池车也迭代了许多，那么燃料电池车的效率、氢耗水平都怎么样呢？这里通过Argonne实验室在2019年底发表了一篇论文来总结一下燃料电池车的效率、能耗水平和氢耗。而丰田Mirai（2016款）作为典型产品，其数据可以作为燃料电池车效率和能耗水平的标杆来对比。

效率的定义

Argonne在燃料电池车的评价中定义了三个效率：燃料电池电堆效率，燃料电池系统效率，车辆效率。

电堆效率：如上图，电堆效率只考虑电堆本身。从计算区间的开始到结束产生的功率和（即电堆总输出能量）／期间消耗的氢气的总流量反应生成水后释放的能量（按低热值计算）。

系统效率：如上图，系统效率考虑电堆及其相关辅件带来的功率消耗。电堆功率减去辅件功率在测量区间内的功率和（系统总输出能量）／期间消耗的氢气的总流量反应生成水后释放的能量（按低热值计算）。

车辆效率是一个燃油车经常使用的概念，计算公式为：根据SAE J2951定义的正工况能量／期间消耗的氢气的总流量反应生成水后释放的能量（按低热值计算）。

按照SAE J2951定义，由于正能量在燃料电池车上并没有在标准里定义，这里可以反过来看负能量。负能量即由于刹车或用于减少非制动减速期间发动机所需的道路负荷功导致的能量损失。那对于燃料电池车，小编理解，正能量应该包括燃料电池系统输出的能量及能量回收回收的能量。对纯电池车来说，由于分子为发出功率而非消耗功率，这个计算公式可能会算到超过100％，因此小编觉得用此公式来评估电动车并不完全合理。