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このコンテンツは2004年12月の広報資料をもとに作成されています。
次世代への扉を開く、Hondaのチャレンジ。
水素と酸素を化学反応させて電気を生み出し、水を排出。
究極のクリーン性能を可能にする燃料電池乗用車。
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「水素」をエネルギー源とした
究極のクリーンカー。
Hondaの燃料電池車
「FCX」
FCXロゴ
FCX
燃料電池とは
燃料電池は、水に電気を加えて水素と酸素を生み出す電気分解の逆の原理で、水素と酸素を科学的に反応させて電気エネルギーを得るパワープラントです。燃料電池自動車は、この電力でモーターを駆動させて走行します。水素を燃料にするので、ガソリンを使わない。排出ガスはゼロ。水しか出さない、究極のクリーンカーです。
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Hondaはこれまで、ガソリンエンジンの燃焼技術の向上や、電気自動車、天然ガス自動車、ハイブリッド車の開発など、クリーン・パワートレインの開発に取り組んできました。
こうしたなかで、地球温暖化や大気汚染、さらには石油資源の枯渇化といった、さまざまな環境問題に対して根本的に対応するためには、CO2や有害物質を排出しないことに加え、化石燃料に頼らないエネルギー源が理想であると考え、燃料として「水素」に着目。水素と酸素を化学反応させて電気を生み出し、水を排出するという、究極のクリーン性能を可能にする燃料電池を核にしたパワートレインの創造とともに、エネルギー効率や走りの性能、居住性、安全性にも優れた燃料電池車の実現をめざしました。
パワートレインにおいては、高圧純水素タイプ燃料電池システムとHonda独自のウルトラキャパシタとの組み合わせによるモーター駆動を採用。クルマから排出されるCO2や有害物質をゼロにするとともに、これまで独自に培ってきたEV(電気自動車)のエレクトリックドライブ技術、NGV(天然ガス自動車)の高圧ガス貯蔵技術、ハイブリッド車の高精度エネルギーマネジメント技術を投入し、さらなるエネルギーの高効率化を追求。充分な航続走行距離や、ハイレスポンスで力強い走りなど、ガソリン車に匹敵する走行性能を獲得しています。
一方、コンパクトカーの扱いやすさを燃料電池車にも求め、Hondaならではのパッケージング技術を活かし、プラットフォームを専用開発。水素の特性などを充分に考慮しな
がら、構成要素の多いパワートレインをフロント部、床下、リアシート裏に効率よくレイアウト。全方位からの衝突安全性能を確保するとともに、大人4人が充分に乗れるキャビンをコンパクトなボディサイズで実現。こうした技術の進化・熟成によってこれまでにないクルマづくりに挑むことで、次世代エネルギー社会を見据えた、大きな可能性を持つ燃料電池車[FCX]を完成しました。
パワートレインカットモデル
●構造説明のためのカットモデル
 
水素と酸素から電気をつくり、排出するのは水だけ。
[FCX]で採用した燃料電池スタックは、「水素」と「酸素」との電気化学反応によって、化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する固体高分子膜型の発電装置です。「水」を電気分解すると「水素」と「酸素」ができるという原理の、逆の反応とイメージすることもできます。しかも、水素と酸素を供給することで発電を継続的に行い、電気とともに水を同時に生成、CO2や有害物質をいっさい排出しないクリーンシステムを実現しています。
燃料電池スタック発電原理
発電原理


水素極に水素を送り込むと、水素は電極(白金)の触媒作用で水素イオンに変わり、電子を放出。直流電流が発生します。


電子を放出した水素イオンは、イオン交換膜を通過し、酸素を送り込まれた酸素極の酸素イオンおよび放出され外部回路を経由した電子と結びつきます。


この作用によって、直流電流は通電され、発電。副生物として酸素極では水が生成されます。


また、イオン交換膜は常に湿った状態に保つ必要があるため、水素や酸素も加湿して供給する必要があります。そこで、燃料電池スタックで生成された水蒸気を回収し、その水分を加湿に必要な水として利用します。

 

「燃料電池スタック+ウルトラキャパシタ」&「高圧水素タンク車載」方式を採用。それぞれのコンポーネントを、クルマ全体のスペースを有効に活かしてレイアウト。
パワートレイン
●パワートレイン システム配置図

パワートレインの主要構成

  燃料電池スタック
PEFC(固体高分子膜型)発電装置。
軽量・コンパクトで、78kWの最高出力を発揮します。
 
  高圧水素供給システム
2本のタンクを搭載。156.6Lの容積に約350気圧の水素を充填することが可能です。
 
  空気供給系システム
高電圧電源モーター駆動のエアポンプにより、空気を適切な圧力と流量で燃料電池ス
タックに供給します。
 
  加湿システム
燃料電池スタックが生成する「水蒸気」を水素加湿/空気加湿に再利用する生成水回収(完全独立)型加湿システムです。
 
  燃料電池冷却システム
燃料電池車専用開発の燃料電池システムラジエーター1器(大型)、ドライブトレインラジエーター2器(小型)を搭載。冷却性能を高めています。
 
  Hondaウルトラキャパシタ
発進・加速時に瞬時に高出力アシストを行うとともに、減速時には効果的にエネルギーを回収。ハイレスポンスと高効率化を両立しています。
 
  ドライブトレイン
駆動モーター&トランスミッションおよびドライブシャフトで構成。新開発の駆動用モーターは、高効率、高出力/高トルク(最高出力60kW/最大トルク272N・m)を発揮します。
 
  PCU(パワーコントロールユニット)
燃料電池スタックからの電力、キャパシタ電力、駆動用モーター出力やエアポンプ、冷却ポンプなどを電子制御します。

 

[FCX]には、燃料電池スタックからの電気を主電源に、走行状況に応じてより力強い走りを可能にするための補助電源として、Hondaが独自に新開発した高性能ウルトラキャパシタ(電気二重層コンデンサー)を採用しています。高出力でハイレスポンスを生む蓄電性能を実現し、高い信頼性も確保しました。ウルトラキャパシタは発進・加速時など、より大きなパワーを必要とする時には駆動力を力強くアシストし、ブレーキ時などには減速エネルギーを回生し、次のアシストに備えます。また、ウルトラキャパシタはバッテリーに比べて内部抵抗が低く、しかも燃料電池スタックの電圧変動に対応して充放電を行うことからバッテリー方式のような電圧調整のためのコンバーターが不要となり、より高出力を獲得。動力性能の向上とシステムの高効率化を実現しています。

 

Hondaウルトラキャパシタ   ウルトラキャパシタのセル構造図
●システムモジュール
 
セル セル構造図
●セル ●セル構造図

 

関連情報は燃料電池車 FCX

詳細情報はFCX FactBook

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