五、丰田MIRAI氢燃料电池系统包括哪些装置？

丰田MIRAI氢燃料电池系统包括以下4个部分：高压储氢瓶和氢气监管装置、燃料电池堆、空气回路以及冷却系统（图2-17和图2-18）。

1.高压储氢瓶和氢气监管装置

（1）高压储氢瓶 该车在后排座椅下方布置了2个最大可承受70MPa压力的高压储氢瓶，可以储存6kg左右高压氢气，总体积为150~200L，采用高强度、轻质的碳纤维材料，借助碳纤维强化塑料（CFRP）来实现外壳的轻量化。

在高压储氢瓶的出气口，安装有特殊的反锁装置，一旦车内的气体检测仪检测到漏气，出气口会立即被反锁，防止氢气泄漏。

（2）高压储氢瓶阀门（图2-19）高压储氢瓶阀门负责控制氢气的进和出。

（3）减压阀（图2-20）减压阀将氢气压力从70MPa降低到1MPa，以满足燃料电池堆对气压的要求。

2.燃料电池堆

燃料电池堆包括以下部件：电池堆、燃料电池堆歧管、氢气喷射器、燃料电池堆栈、燃料电池升压转换器、氢气再循环泵（风机）及其管道、吹扫阀。

（1）燃料电池堆歧管（图2-21）该部件采用铝合金和有拉伸特性的树脂制作，通过注塑成型，所以显得比较轻薄。

（2）氢气喷射器（图2-22）氢气喷射器的作用是调节进入电池堆的氢气压力和流量。

（3）电池堆（图2-23）在燃料电池堆栈内，除了正极和负极外，还有一个重要的零件——双极板。

双极板（图2-24）又称为流场板，与膜电极层叠装配成电池堆，在燃料电池中起着支撑、收集电流、为冷却液提供通道等几个作用，其质量好坏直接决定电池的输出功率大小和使用寿命长短。

双极板是燃料电池的“骨架”，主要材料是钛金属，钛金属有30%的膨胀比。采用高精度、高速冲压成型工艺，将钛金属的膨胀比提高到60%，制备出精细的双极板。

3.空气回路

（1）空气压缩机（图2-25）空气压缩机为六叶螺旋罗茨型。燃料电池电化学反应的进行需要空气中的氧气参与，空气压缩机的作用是将空气源源不断地输送到电池堆的入口并且增压。

（2）空气阀门模块（图2-26）空气阀门模块的作用是引导空气进入电池堆，并且根据气体压力、湍流程度和密封效果进行调节。在加速工况下，阀门开度变大。根据加速踏板调节空气的流量，进而改变发电量。不发电时，该阀门关闭。

4.冷却系统

这一部分包括：电动水泵、主散热器、副散热器等。其中有一个部件叫离子交换器（图2-27），它是一种去离子装置，离子交换器的作用是去除冷却液中溶解的离子，保持电池堆与其他部件的“电隔离”。

5.其他机构

（1）氢气循环泵（图2-28）为了将电池堆负极出口处没有参与内部电化学反应的氢气再次送至电池堆，提高燃料利用率和优化水管理，该车设置了氢气循环泵，该泵的高效工作使得燃料电池汽车简化了机构，取消了加湿器。

（2）氢气浓度传感器 为了防止氢气泄漏，确保燃料电池汽车的使用安全，在车身上安装了氢气浓度传感器，以实时监测车内的氢气浓度。该传感器可以实现1s内快速响应和长久工作，并且在车辆起动前监测和预报氢气浓度。

氢气浓度传感器在汽车上的位置如图2-29所示。