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燃料电池汽车:技术不是问题价格是个事儿
时间:2019-12-09

按照ↈ工作温Ψ度、燃料处理方式、电解质类型的不同,燃料电池可分为不同的类型。目前应用于汽车领域主要以质子交换膜í燃料电池为主,它将氢气和空气中的氧气ι经过电化学反应产生电能,工作产物只有๑水,因而是高效、清洁的动〨力装置。只要源源不断的供给燃料,燃料电池就会不断的发出电能,在这一点上与内燃机只要有燃油供应,就能不断产生动力有相通۞۞之处。因此,对于用于汽车动力的燃料电池,也有“燃料电池发动机”的称谓。

燃料电池汽车研发形成两个梯队

近年来,燃料电池汽车发展应∑用所面临的成本造价、启动性能、制氢储氢等关键技术瓶颈不断取得突破,并开始进入产业化阶段。

在燃料电池轿车方面,目前国际上基本形成两大梯队。第一梯队以丰田为首,还包括日产、本田、现代、奔驰、通用等跨国汽车公司,2020年之前均有将燃料电池汽车产业化的计划。在第二梯队汽车企业中,上汽集团的技术水平目前位于前列。

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丰田最新推出的燃料电池轿车Mirai(日语意为“未来”)搭载总功率为114千瓦的燃料电池系统,采用70兆帕的的高压氢罐,3分钟即可将氢气加满,①续驶里程达到700公里。在氢安全方面,Mirai采用特殊材料的外壳使氢罐可以抵挡轻型武器的攻击。另外,储氢罐通过了非常严格的局部火烧试验和冲击、跌落试验,耐火性能和耐摔性能均满足高压储氢罐全球技术规则的要∽求〦,确保了氢气的存储安全。在低温冷启动方面,克服了一系列技术难题,成功щ实现了在负30℃条件下启动。在成本控制方面,相比于2008年的丰田FCHV≮≯-adv,Mirai的成本下降了95 %。2015年,Mirai的售价为723.6┆┇万日元(约42万元人民币),享受政府补贴后在日本的实际售价约为520万日元(约27万元人民币)。综上,以Mirai所代表的世界领先水平,无论从低温启动性能、安全性、续驶里程,还是整车成本控制来看,燃料电池汽☆车已完全具备媲美传统内燃机汽车的能力。

韩国现代也已于2013年发布了其第一款燃料电池汽车ix35,该车通过了多种环境条件的测试,目前也以租赁的方式进行销售。

奥迪汽车┏公司于2014年发布ф了燃料电池汽车A7 Sportback h-tron,该车续驶里程超过500km,最大输出功率为170 kW。

2013年1月,日产、戴姆勒和福特宣布联Δ合开发全新的燃料电池系统,并在未来十年内加速推进燃料电池汽车的市场化。戴Ц姆勒近期表示,预计在2017年将具有价格竞争力的燃料电池汽车投放市场⇔。

在国内,在2014年9月举办的&ldquo☏;创新征程——新能源汽车万里行”活动中,由上汽集团自主研发的燃料电池汽车℡荣威750成功挑战了沿海潮湿、高原极寒、南♤方湿热、北方干燥的气候环境,充分检验了其环境适应性,但离成功进入市☺☻场仍有一定的差距。

加≥氢基础设施建设严重匮乏

与蓄电池电动汽车面临的充电基础设施难题类似,】燃料电池汽车发展也面临加氢站基础设施严重匮乏的局面。据统计,2015年全球加氢站建设迈入新阶段,新增54и座加ㄨ氢站。截止2016年1月,全球共有214座加氢站正在运营。

而¥我国在加氢站的建设及标准法规方面与ζ国外相比存在着较大的差距。国内目前只有两个加氢站在运行:一个位于上海嘉定地区,为上汽集团的部分燃料电池汽车提供加氢服务;另一个在北京西└北部永丰产业基地,为燃料电池客车提供加氢服务。

不过与电动汽车充电基础设施相比较而言,加氢设施的建设与传统加油站的建设更加相似,不用考虑车位数量、小区配电改造、电网压力等问题,同时具有∠更高的』使用便利性和环境〓效益。

在氢气的来源方面,有多种路线可供选择。目前,主要有以下几种不同的氢气生产路线:↖

1. 在大型的中心工厂,蒸汽重整天然气制氢Ⅶ,然后以液态氢的形式用拖车运送,或者利用管道输送氢气到汽车加氢站;

2. 石油К炼制工业合成氨工厂等部门的副产品氢气,这也是现阶段比较适合我国的氢气来源;

3. 在加氢站现场,利用管道输送来的天然气,采用小规模的蒸汽重整制氢;

4. 在加氢站现场,电解水@制氢,而电力的来源选择多样化,可以使用风电、太阳能等清洁能∝源,实现制氢过程的零排放,这‥也是未来制氢技术的终极发┑展方向。

商业化面临考验 成本与寿命是两道坎

燃料电池面临着的低成本与长寿命兼顾问题,仍然是制约燃料电池汽车大规模商业化的瓶颈。

关于成本问题,美国能源部的项目规划中明确指出,到2020年,车用燃料电池系统的成本下降到40美元/kW。根据2015年12月美国能源部公布的文件,现阶段若大批量生产50万套额定功率为80 kW的乘用车燃料电池系统,其成本可以控制在54.84美元/kW,正在向40美元/kW的商业化目标逐步靠近。

关于寿命问题,美国能源部的项目规划和我国的《中国制造2025》中都明确指出,在2020年车用燃料电池堆的使用寿命达到5000小时。

因此,降υ低燃料电池系统的制造成本,提高燃料电池堆的耐久性,仍然是燃料电池汽车商业化进程中的重点研究方向。

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