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文档简介

燃料电池汽车市场可行性分析报告燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能,等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原,电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路,产生电能而驱动负载工作。燃料电池与常规电池不同在于,它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成水,并释放出电能;只要保持燃料供应,电池就会不断工作提供电能。燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种,在车身、动力传动系统、控制系统等方面,燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同,主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说,燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能,电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

直接供氢的FCEV推广普及的关键是纯氢的供应和储存。为了保证直接供氢的FCEV用氢的需要,必须建造氢站,这就增大了直接供氢的FCEV商品化和推广普及的难度,因此,世界上各大汽车公司纷纷推出了通过燃料重整反应制取氢气的技术,可使用多种碳氢燃料,包括醇类燃料、天然气等。目前,通过重整反应利用甲醇制取氢气的技术已十分成熟,甲醇为液体燃料,携带方便,提高了燃料电池电动汽车的续驶里程,且燃料能量的利用率可达70%-90%,大大高于热力发动机的效率。福特汽车公司的21世纪绿色汽车的开发计划中,FCEV作为开发研究重点,其推出的P2000HFC试验车即为直接供氢的FCEV,福特公司也有利用甲醇进行改质产生氢气的技术。目前,福特公司与石油公司摩比尔一起开发更具实际意义的车载汽油改质氢燃料电池车(FCEV)。从基础设施建设和社会使用环境上看,汽油改质型比甲醇改质型更为有利。新开发的汽油改质器与以往的相比,质量和体积都缩减了30%左右,从而提供了车载性,实现了与汽油相媲美的包装效率,对汽油改质氢FCEV的早日实用化及FCEV的普及推广具有重要意义。由于它不经历热机过程,不受热力循环限制,故能量转换效率高,燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%,实际效率已达60%~80%,是普通内燃机热效率的2—3倍。现在应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质于交换膜燃料电池(PEMFC),它以纯氢为燃料,以空气成龙为氧化剂。在1993年加拿大温哥华科技展览会上,加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一辆以PEMFC电池为动力的电动公共汽车。载客20人,可行驶160km/h,最高速度72.2km/h。德国奔驰汽车公司也研制了以PEMFC电池为动力的电动汽车。生成物是水,不污染环境,缺点是造价太高,目前仅燃料电池的价格就要25000美元。一、美国对燃料电池汽车的优惠政策1999年10月克林顿总统签署清洁空气法,严格规定了汽车排放的标准,同月加州政府也有了新的规定,即要求汽车制造商在加州销售的车辆中百分之二必须是零排放车辆。2001年8月2日,美国议院代表批准了2001年美国未来能源保证法案。这项立法的目的是使美国到2012年后对外国能源的依赖由56%降到45%,从伊拉克进口的石油由700,000桶/天减少到250,000桶/天。除了增加石油和汽油的开采和促进核能外,该项计划为鼓励发展和使用燃料电池电动车技术提供了税收优惠和资金支持,具体政策:(1)车全重低于8500磅,利用再充电能源储存系统提供最大可用功率的HEVs,免250~2000美元所得税。

(2)符合机动车行驶英里数执行标准规定的轻型HEVs(2000城市燃油系统以外增加125%~250%)免1000~3500美元附加税。2000城市燃油系统增加的这一项也许就是要比较主要部分符合EPA要求的风格、传动、推进系统等都相似的新的HEVs和机动车。机动车不必符合BIN5、TierII的排放标准。

(3)使用期内至少节约1500加仑汽油的客车或轻型卡车,免250美元附加税。

(4)在使用期内至少节约2500加仑汽油的客车或轻型卡车,免500美元附加税。

(5)利用再充电能源储存系统提供最大可用功率的中型和重型HEVs免一定的附加税。

(6)使用再充电能源储存系统提供最大可用功率的使用清洁发动机的中型和重型HEVs免一定的附加税。基础设施的税收优惠:租售电动汽车的纳税人、政府和其他不纳税的实体也要求享受这种税收优惠,如果这项税收优惠价格能够明确,这种电动车的租售价格会减少。到2007年,这种清洁燃油汽车(包括电动汽车)将被免除燃料税100,000美元(这项免税将在2004年12月31日结束)。二、燃料电池电动汽车的现状与发展燃料电池的特点:高效:它不通过热机过程,不受卡诺循环的限制,其能量转化效率在40-60%;如果实现热电联供,燃料的总利用率可高达80%以上。环境友好:以纯氢为燃料时,燃料电池的化学反应物仅为水;以富氢气体为燃料时,其二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。安静:燃料电池运动部件很少,工作时安静,噪声很低。可靠性高:碱性燃料电池和磷酸燃料电池的运行均证明燃料电池的运行高度可靠,可作为各种应急电源和不间断电源使用。燃料电池正在以其特有的优势吸引着世界各国各大汽车厂商的注意。这种电池将有可能成为继内燃机之后的汽车最佳动力源之一。

近年来一些厂家,如戴姆勒-克莱斯勒、丰田、通用、本田、日产、福特等公司都开发了自己的燃料电池电动汽车(FCEV)。汽车界人士认为FCEV是汽车工业的一大革命,是21世纪真正的纯绿色环保车,是最具实际意义的环保车种。1、国外燃料电池车发展现状简介燃料电池电动车的样车实验已经证明,以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为动力的电动车性能完全可与内燃机汽车相媲美。当以纯氢为燃料时,它能达到真正的“零”排放。除各国政府投巨资支持这一研究外,世界各大汽车集团和石油公司也投入巨资进行各种形式的合作来发展这一技术,投入大量人力、物力,进行氢燃料电池的研究。其竞争的焦点是在21世纪初将以燃料电池为动力的电动车推向市场。美国20世纪60年代和70年代,美国首先将燃料电池用于航天,作为航天飞机的主要电源。此后,美国等西方各国将燃料电池的研究转向民用发电和作为汽车、潜艇等的动力源。世界各著名汽车公司相继投入较多的人力和物力,开展燃料电池电动汽车的开发研究。在北美,各大汽车公司加入了美国政府支持的国际燃料电池联盟,各公司分别承担相应的任务,生产以新的燃料电池作动力的汽车。美国通用汽车公司在美国能源部的资助下,推出了以质子交换膜燃料电池(PEMFC,也称为离子交换膜燃料电池或固体高聚合物电解质燃料电池)和蓄电池并用提供动力的轿车。美国福特汽车公司现已研制出从汽油中提取氢的新型燃料电池,其燃料效率比内燃机提高1倍,而产生的污染则只有内燃机的5%。估计在5年内可研制出使用该种动力系统的电动汽车,并有望于2005年投入商业化生产。在美国以能源部为首,大力研制和推广使用燃料电池,从1992年到2001年,仅从美国能源部就拨款七亿美元的基金,用于燃料电池的研制和开发,最近美国能源部又宣布,拨款1380万美元协助美国通用汽车公司,用来研究和发展高分子燃料电池及其在汽车上的应用。美国的通用公司、福特公司和克莱斯勒公司等在美国能源部的大力支持下,全力研究质子交换膜燃料电池汽车,并且相继推出了各自的实验车。据初步预测,大约到2004—2006年,燃料电池汽车便可能走向市场。燃料电池车是通用的重点,1997年在日内瓦车展推出欧宝燃料电池车,1998年9月“氢动一号”概念车在巴黎车展登场,2001年10月“氢动三号”亮相东京车展,2002年1月面世的“自主魔力”(AUTOnomy)概念车首次将燃料电池技术与线传操纵技术结合起来,当年8月,全球首辆可驾驶的线传操纵氢燃料电池车Hy-wire就在巴黎车展公开。2003年,改进的“氢动三号”成为首款获日本公路行驶许可的液氢燃料电池车,最高时速160公里,可连续行驶270公里。在2000年的悉尼奥运会上,通用汽车公司就推出了用液氢作燃料的“氢动一号”燃料电池汽车作为运动场工作车。通用在底特律车展首次公开的Sequel氢燃料电池车将参加上海国际车展,其储氢量达到8公斤,最大功率提高约25%,连续行驶距离达到482公里,0~96.5公里/小时加速只需10秒。该公司研发及规划副总裁波立达的评价是“虽昂贵,但可行”,他还希望燃料电池车“2010年以前在耐用性和性能上能与目前的内燃机系统一争高下,最终实现经济量产,成为普通消费者买得起的车型”。美国通用汽车公司日前推出全球第一辆燃料电池卡车,该车的各项性能检测将由美国陆军进行。这款卡车是以通用雪佛兰Silverrado卡车为原型设计的,外观呈橄榄绿色,敞篷。卡车由两个氢燃料电池组提供动力,可载重约726公斤,其连续行驶里程可达201公里,最高时速可达到150公里。按计划,这款燃料电池卡车将交给美国防部,在弗吉尼亚州贝尔沃堡和加利福尼亚州彭德尔顿营两处陆军基地进行[非战斗用途]测试,检测其在不同天气和地形条件下的性能,测试将持续到2006年7月。福特的策略则较富过渡性,在业内首先将混合动力与燃料电池技术结合的H2RV可节能25%,预计一两年内上市。由美国环保局与戴姆勒-克莱斯勒公司、美国联合邮政服务公司联手研制的首批氢燃料电池汽车已投入实地使用检验阶段,这是燃料电池提供动力的机动车首次在美国全国的道路上实地驾驶运行。戴姆勒-克莱斯勒公司的60辆氢燃料电池汽车F-Cell在德国、美国、日本和新加坡等地试车。2002年5月20日,戴-克公司的甲醇改质型燃料电池车NECAR5完成了旧金山到华盛顿的横穿北美之行,历时16天,行程5250公里,最高时速145公里。除F-Cell在全球试车外,戴-克还有33辆燃料电池大巴参加了欧洲多个示范项目,总里程和行驶时间已分别达到42万公里和33000小时。2005年3月,以奔驰B级车为原型的燃料电池车B-Cell又出现在日内瓦车展,输出功率超过100千瓦,储氢压力增至70兆帕,连续行驶距离从160公里增至约400公里。公司同时宣布:将于2012年正式销售氢燃料电池车。加拿大加拿大巴拉德(Ballard)汽车公司是PEMFC燃料电池技术领域中的世界先驱公司,在研究和发展PEMFC技术方面,目前处于领先地位的巴拉德公司,完全是靠着加拿大政府的资助而发展起来的,在这一领域仍居于世界最高水平。自1983年以来,Ballard公司一直从事开发和制造燃料电池。1992年巴拉德公司在政府的支持下,为运输车研制了88kM的PEMFC动力系统,以PEMFC为动力做试验车进行演示。1993年巴拉德公司推出了世界上第一辆运用燃料电池的电动公共汽车样车,装备105kW级PEMFC燃料电池组,其功率为125马力,能载客20人,对于一般城市公共汽车,采用碳吸附系统储备气态H2即可连续运行480km。目前,Ballard燃料电池的体积功率已达到1kW/L的目标。该车卖给了美国洛杉矶机场,目前仍在运行之中。1995年2月,由加拿大政府同美国加州南海岸空气质量管理公署等单位共同投资440万美元开发的巴拉德公司第二辆PEMFC汽车交付使用,其功率为275马力,载客75人。德国在欧洲燃料电池的开发中德国的西门子和意大利的DeNo公司处于领先水平。1993年3月,奔驰公司投资3400万美元研制PEMFC汽车。1995年3月,欧洲的第一辆50kWPEMFC的奔驰面包车已在进行道路运行测试。该车时速可达110公里,补充一次燃料可行驶250公里,车里可乘坐6人而不显拥挤。德国奔驰公司和西门子公司合作于1996年推出了装有PEMFC的NECARll小客车。1999年3月奔驰公司展示了Necar-4型PEMFC电动车,它用液氢作燃料,一次充氢行驶里程可达450公里。目前,奔驰公司已开发Necar-4型小轿车和NEBUS大公共汽车。采用甲醇重整制氢的NECAR5即将面世。奔驰公司网点新闻报道,该公司将在两三年内生产30辆PEMFC城市公共汽车。宝马汽车公司最近推出了以天然气为基础燃料的燃料电池汽车,驾驶这辆车可以顺利的超车,其最高时速可达177公里。2005年1月向北美首次推出的H2R概念跑车用液氢燃料时功率276马力,0~96公里/小时加速仅需6秒,可行驶350公里,氮氧化物排放低于加州标准,据称宝马7系中也将出现一款氢燃料车。这些车型需要制冷系统保证液氢的低温,待燃料电池技术成熟后,宝马很可能还是要彻底变革。法国法国也开发出使用“运程”燃料电池的电动汽车“Fever”,它以低温储存的氢和空气作燃料,发电功率达20kW,电压为90V,且采用先进的电子控制系统对电力系统进行控制,并把制动时产生的能量储存在蓄电池里,以备汽车起动或加速时使用。英国英国能源部也于1992年成立了国家燃料电池开发中心。英国燃料电池技术的开发重点在燃料供应、重整炉、气体净化和空气压缩等方面。PEMFC的研究重点是改善催化材料的性能并探索铂(Pt)催化剂的涂覆方法,降低铂(Pt)含量,提高铂(Pt)利用率和耐受CO的允许值。日本1981至1990年期间,日本政府就设立了一个“月光工程”。目前,一个新的燃料电池工程—“新阳光工程”正在进行中。1981年开发了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),随后又研制了磷酸燃料电池(PAFC),1992年又开发了比功率高、工作温度低、结构紧凑和安全可靠的PEMFC。在日本燃料电池系统发展中丰田公司处于领先地位。丰田的目标是开发能量转换效率达到传统汽油机2.5倍的燃料电池,且能和现用的汽(柴)油汽车一样方便地添加燃料。1996年10月,丰田汽车公司宣布,他们已经开发成功新型PEMFC汽车。该车功率为20kW,最高时速大于100公里/小时,充氢一次行驶250公里。目前,该公司已生产出PEMFC的吉普车和小轿车。

从1980年起,日本就开始推广使用燃料电池机组发电。目前,世界上最大的一台燃料电池发电机就是由日本的东芝公司于1991年11月制造的。其装机容量已达到11MW。并打算在2010年利用燃料电池生产220万kWh的电能。

在日本政府通商产业省的资助和各大汽车公司的努力下,日本制定雄心勃勃的研发、展示和推广燃料电池汽车的计划—日本氢能和燃料电池展示计划。参加这个计划的主要单位有丰田汽车公司、本田汽车公司等14家,从2001-2002年开始已有5个汽车公司开发燃料电池汽车进行路上实车试运行,并已建立了几个加氢站。日本经济产业省提出的发展目标是,在2010年前要把汽车用燃料电池的价格降低到普通汽油发动机的水平,并且要首先从政府机关开始普及燃料电池车。丰田认为燃料电池车难度甚大。在混合动力车型基础上开发的丰田FCHV氢燃料电池车2003就在加州开始租赁试用,但其130升的储氢量,实际连续行驶距离只有209公里,比汽油车和“普锐斯”的500公里和700公里相去甚远。丰田汽车燃料电池开发本部技术部长河合大洋认为:“如果连续行驶距离达不到500公里,估计无法让普通消费者接受。130升的燃料箱也根本无法安装到‘威驰’和‘花冠’等小型车上。”在2005年1月的东京“第一届国际燃料电池展”上,河合大洋表示:“2010年代前半期,必须造出能让人相信燃料电池车即将普及的车型。”丰田“普锐斯”(Prius,先驱者)成为世界首款批量投产的混合动力车,1997年问世以来全球销量已超23万辆。该车型性能丝毫不逊传统车型,在城市工况下比同等排量的“花冠”节油44.4%。2004年11月,“普锐斯”获欧洲年度车型奖,当年丰田混合动力车销量从上一年的24627辆激增到53991辆。日产汽车公司从1996年就开始研发燃料电池,2002年12月开始测试的X-TrailFCV氢燃料电池车最高时速145公里,可连续行驶350公里,2004年3月批量生产,2005款又应用了自主开发的固体高分子燃料电池组和碳纤维高压液氢罐。本田的最新燃料电池车是2005款FCX,最大时速149.6公里/小时,行程322公里,每加仑燃料在城市可行驶100公里,已有20辆上路试用。马自达稍嫌保守,计划2006年在日本开始租赁RX-8氢气、汽油双燃料车。本田汽车公司宣称,今年该公司将扩大生产新型燃料电池电动汽车。一年前,本田开发出可在零下20℃启动的新型燃料电池电动汽车所用的电池组已安装在“FCX”型车上。该电池配有两组新型电池组。每组重48kg,与“FCX-V3”配备的73kg电池组相比,重量大幅减轻,同时输出功率从35kW提高到了50kW。重量减轻的原因之一是采用了金属冲压成形的隔板。电解质膜采用“芳香族电解质膜”,属工程塑料的一种,与原来本田独立开发研制的电池组相比,可在工作温度高出15℃,即95℃的状态下发电。而且,在-20℃状态下,膜电阻只有原本田电池组的1/2,同时金属冲压隔板的导热性也较高,这样便可在-20℃状态下启动。预热时间也缩至原来的1/5。据介绍,这种新型燃料电池电动汽车的发电能力获得大幅提高,充一次氢可持续行驶395公里,比以前增加11%。燃料电池的金属隔板采用不锈钢材料。隔板成本目标是每个大约100日元。“与使用碳材料相比,可大大降低产品价格”,而且通过“与密封垫成为一体”,还可消除冷却液泄漏的危险。韩国现代汽车2002年开发了SantaFe氢燃料电池车,可连续行驶165公里,2004年12月韩国能源研究所也推出氢燃料车,可连续行驶210公里。目前,所有领先的汽车制造厂都在积极开发燃料电池发动机技术,并且许多国家在燃料电池的研究方面取得了可喜的成绩。如今,燃料电池的功率密度已超过1.1kW/L。同时,燃料电池还可用于固定式、便携式和船用动力等非运输车应用环境。这些开发项目所生成的协同作用将加快燃料电池在所有应用领域中的开发进程,并将大幅度降低燃料电池的生产成本。2、中国燃料电池车发展现状简介从20世纪50年代开始,中国一直进行燃料电池相关技术的研究,但直到20世纪90年代,全球环境署(GEF,s)支持在中国进行燃料电池公共汽车示范,中国对其产生了浓厚兴趣。从那时起,我国在此方面有了很大进步。客车、两轮车和公共汽车正在试车,他们希望能够在2008年奥运会(绿色奥运)和2010年上海世界博览会使燃料电池汽车真正投入运营。目前我国有60个机构在从事燃料电池的研究。这些机构中的大多数为研究所,大多数研究的重点是PEM技术。预计有四分之三工作是针对车辆进行的。例如,SAIC打算在2005年在路上投放少量示范车。同济大学要在今后几年研制出5至7辆燃料电池汽车,该计划得到了政府的资助。还有计划准备生产几辆最新的小型客车和公共汽车。以燃料电池为动力的船也正处于试验阶段。中国的交通政策是鼓励发展公共交通,这一政策推进这项活动的进行。中国正在修建可持续的新的公路基础设施。中国每季度汽车的总销量超过了一百万辆,其中包括大约四十万辆小客车,这个比重正逐年增长。北京、上海以及部分其它城市已经采取限制自行车的使用政策。同时,我国是一个石油进口国,但中国有大量的煤炭储备可用来生产氢。2001年,我国加大了它在燃料电池车辆研究方面的投资,保证在五年内每年投资2000万美元。2002年,中国科学院宣布大约用三年的时间,投资1200万美元进行氢技术研究,其中包括质子交换膜燃料电池技术。通用汽车公司进行了全新的尝试要使国人确信燃料电池汽车时代即将到来。在2003年年末,通用公司举行了一次高级会晤,提出修建氢基础设施应与扩建汽油基础设施相互合作,要使我国大步跨过内燃机时代,直接奔向燃料电池发动机时代。通用公司估计建立一个充分满足消费者使用的氢基础设施,大约需花费60亿到150亿美元,而中国每年进口石油大约需花费220亿美元(每天两百万桶,一桶30美元)。我国在燃料电池电动车领域的研究水平与发达国家相差无几,由清华大学和北京富源新技术开发总公司联合研制的我国第一辆质子交换膜燃料电池电动旅游观光车,展示了国内研制电动车的最新技术。有关专家指出,我国完全有能力在这一领域赶超世界先进水平。1998年北京世纪富原燃料电池公司研制我国第一辆PEMFC8座小型电动车,该车装用5kW燃料电池,车速20km/h,一次加氢可行驶80km。1999年展示了电动轿车。这个团队取得的标志性进展是北京富源正在测试的用于公共汽车发动机的140千瓦燃料电池堆。2001年,北京绿能公司与清华大学和北京工业学院合作,研制出了以燃料电池为动力的出租车、客车和12个座位的公共汽车。清华大学也研制了以燃料电池为动力的公共汽车,现在他们与三星和丰田合作进行车辆的研制工作。2001年,泛亚汽车技术中心研制出一款功能型车,冠名为凤凰。它采用了别克的小型货车车身和通用的燃料电池技术。该车采用通用车型HyWire,2002年在中国的一个技术论坛进行展示,通用宣布要增加它在中国的投资。上海汽车集团有自己独立的计划。它与同济大学合作,在2003年研制出了名为超越1号的燃料电池较车,该车是以桑塔那2000为基础设计的。上海汽车集团希望在2005年有一个实验车队。上海神力科技有限公司创建于1998年。在短短的时间里它示范了用40千瓦燃料电池的jitney、汽车、摩托车和电动自行车。现在正在研究在面包车上装用80千瓦的质子交换膜燃料电池发动机。红旗混合动力轿车和解放混合动力轿车在中国一汽诞生;在今年5月世界氢能大会上,我国自主研发的燃料电池轿车和城市客车样车与世界领先的奔驰公司的样车并肩驶上长安街,引起了世界的惊赞。而这些,是在国家“863”计划电动汽车重大专项的组织下取得的。2001年至2003年,完成了第一轮功能样车的研发和全面考核、分析;2003年至2004年,转入了第二轮性能样车的研发和全面考核阶段。在2004年10月9日至14日举行的上海必比登国际清洁能源汽车挑战赛上,我国自主研制的电动汽车全面展示,在排放、燃耗、动力性能、制动、噪声、拉力赛等所有规定项目中,与世界各国的清洁能源汽车同台竞赛,得到了检验,电动汽车专项参赛团队整体取得了优异成绩。

目前,已研发出具有我国自主产权的纯电动轿车和客车、混合动力轿车和客车、燃料电池轿车和客车的实用化样车,并分别按照相关规程初步完成了道路试验和可靠性工况试验,性能指标不断提高。参加研发的有关汽车企业(如一汽、东风等)还开展了市场调查、路况分析等工作,把研制的车型列入了企业发展战略规划。在今年10月举行的必比登世界清洁汽车挑战赛上,我国自主研发的燃料电池轿车在7个单项奖中获得了5个A(在高速蛇形障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排5个单项指标方面的最高等级)的好成绩,燃料电池城市客车也以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得了良好成绩。

东风电动车辆有限公司的电动汽车已完成整车及零部件成本控制分析报告、对零部件的设计指导并完成了武汉工况测定;一汽已完成北京和长春的道路行驶工况测定,将把863课题研发成果,应用于正开发的解放牌CA6110D2N(性能样车)上。整车试制装配依托一汽客车有限公司,整车上装部分在其下属的一汽无锡客车厂进行。

奇瑞汽车和长安汽车分别承担的混合动力汽车经过两轮研发,也都在向产业化靠近。奇瑞使用自己的品牌轿车并为混合动力汽车开发专用发动机,正在制定小批量生产规划;长安以同步开发的新车型MPV(7人座)为混合动力研发对象,采用与发动机曲轴同轴转动的ISG电机和成本最低的MT方案,目前整车冲压、涂装、焊接、总装等生产线已完成安装、调试、运行,根据设计纲要,混合动力汽车将与传统汽车共线生产。目前,纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验。天津清源电动车辆有限公司等单位研发的纯电动轿车分别在天津泰达经济技术开发区、浙江杭州、山东威海等地进行试验示范运行;北京理工大学等单位小批量研发生产的4种车型近40辆公交车即将投入北京市奥运电动示范车队的示范运行。在科技部支持下,北京、武汉、天津、威海4个城市已开展电动汽车试验示范,北京、上海还承担了联合国开发计划署、全球环境基金支持的国际燃料电池公共汽车示范项目,电动汽车专项的实施得到了很多地方政府的大力支持并已经列入当地政府工业发展规划。

上海市把燃料电池汽车作为未来汽车支柱产业列入“科教兴市”主战略重点扶持;北京市为了实现绿色奥运的目标,已生产了22辆电动公交车、4辆电动旅游客车、10辆电动中巴公交客车,目前正在研究解决电动汽车载客上路运行的牌照问题;湖北省武汉市混合动力电动汽车商业化示范运营已于2003年11月8日正式启动,两批共投入了6辆公交车进入试运行,已累计运行8万多公里,载客17万人次。科技部、北京市、上海市与由联合国开发计划署(UNDP)和全球环境基金(GEF)共同资助、在北京和上海实施的燃料电池公共汽车示范项目进展顺利,目前已与德国戴—克公司签订供车合同,成为UNDP/GEF资助的全球5个示范国家中第一个成功进行国际招标的国家。目前正在准备第二期项目申请,并拟在第二阶段实施中将我国自主研发的燃料电池汽车加入车队示范运行。

此外,在湖南株洲市,由株洲时代集团研发的4辆混合动力和纯电动城市客车,即将在该市主要公交线路上示范运行;在浙江杭州市,由浙江万向集团研发的5辆纯电动公交车、10辆纯电动轿车已通过2万公里以上的路试,年底前将有2辆在环西湖旅游公交线上示范运行;内蒙古包头市等也在积极准备开展示范运行。联想集团与北京星恒电源等单位联合成立了注册资金8200万元的苏州星恒电源有限公司,开展系列锂离子动力电池的开发;东风电动车辆有限公司兼并武汉客车厂得到了新的发展;法国电力公司等国外企业也对我国的电动汽车关键零部件产业表现出投资愿望。

新型企业模式的运作为我国电动汽车产业自主发展奠定了基础,有的已引起了国内外投资者以及竞争对手的关注。大汽车企业已成电动汽车技术创新的产业组织基础。从2001年电动汽车重大专项启动开始,我国各大汽车企业就以各种方式积极参与专项组织的团队协作式自主研发。一汽集团、东风集团、长安、奇瑞等汽车企业直接承担专项课题,成为混合动力汽车研发的主力;上汽集团则作为大股东与同济大学等高校和研究机构共同成立了上海燃料电池汽车动力系统有限公司,承担燃料电池汽车轿车的研发,着眼于更靠近前沿的燃料电池汽车动力系统的自主研发;天津汽车工业集团、北京客车总厂、北京尼奥普兰、武汉客车厂等汽车企业作为联合承担单位则分别承担了燃料电池城市客车、纯电动轿车和城市公交车等车型的开发。这些大汽车企业的参与为电动汽车专项的技术创新奠定了坚实的产业基础。2004年9月15日,一汽与丰田决定2005年内合作生产“普锐斯”混合动力车。虽然价格不易占优,也缺乏配套,但丰田首次在国外生产混合动力车就选择中国,大有影响中国相关汽车标准,迫使竞争对手跟进之意。至于一汽希望在新“红旗”上采用混合动力,恐怕不易得到丰田的关键技术转让。2004年10月,通用汽车也决定与上汽集团合作开展混合动力客车的商业示范运行。广州本田虽然对市场有所观望,但据说也正考虑在华生产“雅阁”混合动力车。由于汽车是移动式交通工具,因此要求车用燃料电池具有较高的能量密度以及作为车辆所必需的快速起动和动力响应的能力,同时,具有成本低、安全性好、寿命长等特点。从能量密度、操作温度、耐CO2能力以及耐振动冲击能力等来看,质子交换膜燃料电池(PEMFC)最适合用作电动汽车的动力电源,它与电动机结合后,成为一种新概念的动力机,是内燃机最强有力的竞争者。三、中国的燃料电池技术随着燃料电池的商业化推广,市场前景十分广阔。人们预测,燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四代发电方式,它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。目前,我国传统能源利用依靠煤、油的方式给我国国民经济可持续发展造成了许多不安全因素,汽车工业乃至整个国民经济的可持续发展也受到了巨大的挑战。21世纪,氢能经济将给我国汽车工业带来一次难得的跨越式发展机会,加快我国氢燃料电池的产业化发展对我国能源安全以及实现汽车工业跨越式发展有重要意义。氢能经济将是从新能源角度来构建的一种经济,氢燃料电池技术是氢能经济中的最重要的关键技术。目前,我国在大力发展燃料电池电动汽车时,应注意加大力度从根本上、源头上支持燃料电池技术产业化,就好像发展电脑产业,就应大力实现核心技术--芯片的国产化一样。因此,燃料电池技术本身的产业化是发展我国燃料电池电动车的先决条件。氢能经济将以燃料电池产业为中心构建一条宏大的产业链,包括氢气制造、生产、储存及运输,燃料电池上游原材料的生产、下游的应用等。燃料电池不仅能在电动车上得到应用,而且可以作为分散式、移动式发电站得到应用。"燃料电池加氢气罐"是一种发电装置,既可以为汽车提供电能动力,也可以为用户发电提供用电服务。氢燃料电池电动车的最大特点是核心动力心脏部分由燃料电池加氢气罐组成,而不同于传统的内燃发动机加油箱组成。氢燃料电池电动车的性能、价格甚至产业化的进程主要取决于其动力心脏--"燃料电池加氢气罐"的性能、价格及产业化生产的成熟程度。近几年我国燃料电池的研究开发取得了长足的进展,特别在质子交换膜燃料电池方面,达到或接近了世界水平;在熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池技术等方面也取得一些进展。但在总体上,我国燃料电池仍处于科研阶段,与国外相比,水平较低。发达国家都已将大型燃料电池的开发作为重点研究项目,并取得了许多重要成果,各等级的燃料电池发电厂相继建成,即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车动力。我国应集中研究力量,加大投入,大力推动燃料电池发电技术的研究开发和应用工作。

“燃料电池技术”是我国“九五”期间的重大发展项目,目标是,利用我国的资源优势,从高起点做起,加强创新;在“九五”期间,使我国燃料电池的技术发展接近国际水平。内容包括

“质子交换膜燃料电池技术”、“熔融碳酸盐燃料电池技术”及“固体氧化物燃料电池技术”三大项目,

其中,用于电动汽车的“5kW质子交换膜燃料电池”列为开发的重点。此项任务由中国科学院及部门所属若干研究所承担。所定目标业已全部实现。

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)方面,我国研究开发的这类电池已经达到可以装车的技术水平,可以与世界发达国家竞争,而且在市场份额上,可以并且有能力占有一定比例。我国自把质子交换膜燃料电池列为"九五"科技攻关计划的重点项目以后,以大连化学物理研究所为牵头单位,在全国范围内全面开展了质子交换膜燃料电池的电池材料与电池系统的研究,取得了很大进展,相继组装了多台百瓦、1kW-2kW、5kW、10kW至30kW电池组与电池系统。5kW电池组包括内增湿部分,其重量比功率为100W/kg,体积比功率为300W/L。千瓦级电池系统作为动力源,已成功地进行了应用试验。由6台5kW电池组构成的30kW

电池系统已成功地用作中国首台燃料电池轻型客车动力源。装车电池最大输出功率达46千瓦。目前该车最高时速达60.6km/h,为燃料电池电动汽车的发展打下良好的基础。该电池堆整体性能相当于奔驰、福特与加拿大巴拉德公司联合开发的MK7质子交换膜燃料电池电动车的水平。我国目前正在进行大功率质子交换膜燃料电池组的开发和燃料电池发动机系统集成的研究。在熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)方面,我国已经研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料,制备出大面积(大于0.2m2)的电池隔膜,预测隔膜寿命超过3万小时。在进行材料部件研究的基础上,成功组装和运行了千瓦级电池组。在固体氧化物燃料电池(SOFC)技术方面,已经制备出厚度为5-10μm的负载型致密YSZ电解质薄膜,研制出一种能用作中温SOFC连接体的Ni基不锈钢材料。负载型YSZ薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度达到0.4

W/cm2,

负载型LSGM薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度达到0.8W/cm2。这些技术创新为研制千瓦级、十千瓦级中温固体氧化物燃料电池发电技术的研发奠定了坚实基础。去年5月在北京召开的世界氢能大会上,我国自主研发的燃料电池轿车和客车样车与世界领先的奔驰公司样车同堂展示,引起了世界的惊赞。在10月举行的必比登世界清洁汽车挑战赛上,我国自主研发的燃料电池轿车在7个单项奖中获得5个A(在高速蛇行障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排5个单项指标方面的最高等级)的好成绩,燃料电池城市客车也以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得了良好成绩。今年,上汽研制出满足工业化生产工艺的燃料电池汽车产品技术平台和原型车样。在合作伙伴方面,将一方面加大对科研机构和高效燃料电池车项目的支持,另一方面通过多种方式与通用等国外大公司建立技术合作关系;在产品进度方面,上汽已经在引进美国通用燃料电池车的基础上,由上海泛亚汽车技术中心改装调试而成一款氢燃料电池汽车,并已做过展示。近日,武汉理工大学和东风汽车公司联手研制完成一辆银灰色东风牌氢燃料电池车楚天一号得到了以中国科学院、中国工程院查全性、衣宝廉、张寿荣等3名院士为首的专家组的验收。这标志着我国氢燃料电池电动车技术研发成功。'楚天一号'由和武汉理工大学。东风汽车公司出资1000万元,武汉理工大学整合学校技术资源攻关。经过两年多的努力,由爱丽舍轿车改装的燃料电池电动汽车'楚天一号'终于问世,这是继上海研制的'超越号'之后,我国研发成功的第二台燃料电池轿车型样车。与普通汽车发动机相比,'楚天一号'的燃料电池发动机具有功率高、响应速度快、输出功率强的特点,最高时速超过100公里,其体积接近于传统发动机,完全适于安装在轿车前舱。参加验收的专家组认为,'楚天一号'具有完全独立的自主知识产权,其整车达到国内先进水平,与国际水平同步。专家们建议加快燃料电池电动车产业化进程,尽快将燃料电池电动车技术转化为现实生产力。四、国外燃料电池技术发展迅猛

燃料电池是新世纪最有前途的清洁能源,是替代传统能源的最佳选择。因此,燃料电池技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视。美国将燃料电池技术列为涉及国家安全的技术之一,《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首;日本政府认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心;加拿大计划将燃料电池发展成国家的支柱产业。近十年来,国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过100亿美元。为开发燃料电池,戴姆勒-克莱斯勒公司一家近年来每年就投入10亿美元,丰田公司的年投资额超过50亿日元。

壳牌打算到2006年投资10亿美元以上,英国石油公司和埃克森-美孚等能源巨头也都有计划,此外还有全球100多家燃料电池制造商的努力。欧、美发达国家和日本等国政府和企业界都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目,并且已取得了许多重要成果,PEMFC技术已发展到实用阶段,使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。2MW、4.5MW、11MW成套燃料电池发电设备已进入商业化生产,各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成,其中,国际燃料电池产业巨头加拿大巴拉德公司筹资3.2亿美元,建成的燃料电池厂已于

2001年2月正式投产。美国和欧洲将成批生产低成本的家用供电-供暖燃料电池作为最近的开发计划。目前,在北美、日本和欧洲,燃料电池发电正快速进入工业化规模应用的阶段。国际上最著名的氢燃料电池公司,如加拿大的BallardPowerSystems、美国的PlugPower等认为:氢燃料电池产业化应用最先发生在汽车发动机的产业化方面技术上已经成熟。福克斯燃料电池汽车采用Ballard燃料电池发动机,利用氢和氧将化学能转变为电能,用电力驱动汽车电动机,排污量接近于0。目前,车用氢燃料电池已成为世界各大汽车公司技术开发的重中之重。迄今为止,世界六大汽车公司在开发氢燃料电池。五、燃料电池的优点1、节能、转换效率高、不需要石油燃料除用汽油重整产生氢气外,其他(甲醇、碳氢化合物等)燃料基本不用石油燃料。由发动机经驱动系统到车轮的综合效率,内燃机汽车为11%左右。以氢气为燃料的FCEV实际效率达到50%~70%;用甲醇为燃料,经过重整产生氢气FCEV,实际效率达到34%。可见,FCEV的实际效率大大高于内燃机汽车。内燃机在额定功率附近才有最高效率,而在部分功率输出条件下运转,效率迅速降低。燃料电池在额定功率下的效率可以达到60%,而在部分功率输出条件下运转效率可以达到70%,在过载功率输出条件下运转效率可以达到50~55%。高效率随功率变化的范围很宽,在低功率下运转下率高,特别适合于汽车动力性能的要求。内燃机过载能力低,在过载运转时容易"熄火"。燃料电池短时间的过载能力,可以达到额定功率的200%,非常适合汽车在加速和爬坡时动力性能的特征。所以,燃料电池的节能远远超过内燃机,而且稳定性和可靠性高于内燃机。2、排放达到零污染内燃机排放废气中的有害气体,对环境造成的污染是内燃机汽车的致命缺点,尽管采取了各种各样的机内和机外的技术措施,只能是达到"低污染"的水平,由于内燃机汽车的数量庞大,即使是"低污染"也给地球环境带来巨大影响。用氢气作为燃料的燃料电池发动机主要生成物质为水,属于"零污染"。用碳氢化合物作为燃料的燃料电池发动机主要生成物质为水、二氧化碳和一氧化碳等,属于"超低污染"。出于对地球环境保护的要求和谋求新的能源,燃料电池发动机是比较理想的动力装置,并有可能逐渐取代石油作为车辆的主要能源。3、车辆性能接近内燃机汽车内燃机的比功率约为300W/kg,目前燃料电池本体的比功率为700W/kg,功率密度1000W/L。如果包括燃料电池的重整器、净化器和附属装置在内,比功率为300~350W/kg,功率密度280W/L。在能量方面燃料电池与内燃机相接近,因此其动力性能可以达到内燃机汽车的水平。4、结构简单、运行平稳燃料电池发动机的能量转换是在静态下完成,结构件构造简单。加工精度要求比内燃机低得多。特别是质子交换膜燃料电池能量转换效率高,能够在80℃得低温条件下起动和运转,对结构件的耐热性能要求也不高。结构件大多数为板状和管件,没有运动零部件和各种摩擦副,没有因零部件磨损引起的故障,维修、保养方便。燃料电池发动机由多个单体燃料电池串联组成,可以配置成各种不同规格的系列燃料电池发动机组,可以装配在不同用途和不同型号的车辆上。在车辆上可以根据车辆的轴荷分配车辆有效空间的利用等具体情况,灵活、机动地进行总布置。燃料电池发动机在运行过程中,噪声小、振动小、散热系统比内燃机简单得多、热管理系统也更加简单;产出物不需要进行净化和消声处理,整个燃料电池系统容易实现自动化系统管理。六、燃料电池的缺点1、燃料种类单一目前,不论是液态氢、气态氢、储氢金属储存的氢,还有碳水化合物经过重整后转换的氢是燃料电池的唯一燃料。氢气的产生、储存、保管、运输和灌装或重整,都比较复杂,对安全性要求很高。但燃料种类的单一性,可以建立标准化、统一的供给系统。2、要求高质量的密封燃料电池的单体电池所能产生的电压约为1V,不同种类的燃料电池的单体电池所能产生的电压略有不同。通常将多个单体电池按使用电压和电流的要求组合成为燃料电池发动机组,在组合时,单体电池间的电极连接时,必须要有严格的密封,因为密封不良的燃料电池,氢气会泄漏到燃料电池的外面,降低了氢的利用率并严重影响燃料电池发动机的效率,还会引起氢气燃烧事故。由于要求严格的密封,使得燃料电池发动机的制造工艺很复杂,并给使用和维护带来很多困难。3、比功率还要进一步提高内燃机的比功率约为300W/kg,以氢为燃料的燃料电池比功率约为300~350W/kg,功率密度为280W/L。甲醇经过重整产生的氢为燃料的燃料电池综合功率密度(包括重整器质量)降低到220W/L。为了满足FCEV动力性能的要求,需要进一步提高燃料电池发动机的比功率。4、造价太高目前质子交换膜燃料电池是最有发展前途的燃料电池之一,但质子交换膜燃料电池需要用贵金属铂(Pt)作为催化剂,其使用量要求达到0.1~0.2mg/cm3,目前用量要求达到0.5mg/cm3,距离要求还较远。而且铂(Pt)在反应过程中受CO的作用会"中毒"而失效。铂(Pt)的使用和铂(Pt)的失效使质子交换膜燃料电池的造价持高不下。5、需要配备辅助电池系统燃料电池可以持续发电,但不能充电和回收FCEV再生制动的反馈能量。通常在FCEV上还要增加辅助电池,来储存燃料电池富裕的电能和在FCEV减速时接受再生制动时的能量。七、燃料电池产业化的程度取决于两个方面:1。技术本身的成熟、安全、可靠以及使用寿命。2。制造燃料电池的上游关键原材料产业的发展,使燃料电池的生产成本大大降低。国际上加拿大、美国等国家的燃料电池采用高压运行,导致不安全、自功耗高、成本高、难产业化;上海神力科技公司的燃料电池采用常压运行,在不牺牲性能的前提下,具有安全、寿命长、自功耗低、成本低、易产业化的特点。虽然燃料电池的发展仍存在若干技术难题,但可以预见,随着技术的进步。燃料电池汽车必将在人们的生活中发挥越来越重要的作用。八、燃料电池的类型

燃料电池按燃料状态分为液体型和气体型2种;按工作温度分为低温型(低于200℃)、中温型(200-750℃)和高温型(高于750℃);按电解质类型不同分,常有这几种:碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。这些燃料电池的性能和特点见表1。表1几种常见燃料电池的性能与特点电池类型操作温度,℃比功率,W/kg燃料氧化剂电解质启动时间AFC50-20035-105纯氢纯氧气氢氧化钾,有腐蚀,液体几分钟PAFC180-210120-180甲醇、天然气、氢气氧气、空气磷酸,有腐蚀,液体碳2-4hMCFC630-70030-40甲醇、天然气、氢气、煤气氧气、空气碳酸锂/碳酸钾,有腐蚀,液体>10hSOFC750-100015-20甲醇、天然气、氢气、煤气氧气、空气掺钇氧化锆,有腐蚀,液体>10hPEMFC25-100340-1500氢气氧气、空气磺酸盐聚合体,无腐蚀、固体几分钟

九、燃料电池发展过程中存在的问题

虽然燃料电池汽车在理论上具有比内燃机车辆优越的经济性、动力性和排放性,但在替代内燃机车辆的过程中还有若干的技术难题有待解决。降低成本:到目前为止,燃料电池汽车仍然十分昂贵。燃料电池汽车要达到实用化的程度,

至少需要产生60—90kW的功率。当NASA第一次将燃料电池技术用于电动车辆时,燃料电池成本大约是50万美元/kW,今天价格已经降到500美元/kw,但即使如此,也意味着电动汽车的燃料电池价值3万美元以上,约是普通内燃机〔3500美元〕的10倍。如何降低成本是燃料电池汽车实用化的关键。降低氢气的储存成本和使用成本:燃料电池发展的一个基本难题是氢气储存困难。目前燃料电池汽车所用的燃料主要有三种:氢、甲醇和汽油。氢气的储存主要有三种方法,其一氢气可以直接利用,此时车辆需要携带一个充满高可燃性气体的高压容器,需要的空间很大。其二氢气也可以液态形式储存,那样又需要很复杂的制冷设备和更安全的压缩技术。其三使氢气与金届镁和钒反应形成储氢金届,但是此时氢气分离温度高(储氢镁分离温度287℃),且此时其比能量较低(储氢钒比能量为700Wh/kg)。目前也有使用甲醇作为燃料的,通过甲醇和水混合、蒸发,经过车载重整器转化为氢气和二氢化碳气体。甲醇虽然储存安全,但甲醇重整对纯净度和转化温度有很高的要求,且甲醇有一定的毒性,会对人体造成危害。汽油裂化困难:在路上从汽油中提取氢是非常困难的,甚至比裂化甲醇还困难。汽油裂化反应需要在850—1000℃温度下进行,并且当燃油裂化结束时,冷却它也很困难。此外在汽油裂化过程中将产生CO2和其他可导致温室效应的气体。另一个难以解决的问题是防止燃料电池在催化剂作用下发生疏化反应。设备开支问题:设备开支问题对燃料电池汽车的实用化也十分重要。燃料电池汽车用来保护复杂的电池反应堆的装置和相关的费用都有待于进一步降低。防结冰问题结冰性是燃料电池的致命弱点。燃料电池在工作过程中,不可避免地产生水。在低温的情况下,水结成冰会破坏聚合隔膜。更大的问题是电池反应堆在低于0℃时是不会产生电流的,如何使在—20——40℃温度下已经冻透的反应堆很快的正常工作将是一个难点。十、燃料电池电动车的系统组成y组成燃料电池电动车的动力系统有三个关键零组件,即重组器(reformer):将甲醇、汽油等液体燃料重组为富氢气(hydrogen-rich)气体燃料,提供予燃料电池反应。燃料电池(fuelcellstack):燃料电池是燃料电池电动车的动力源,其提供氢气与空气中的氧气反应并产生电流与电压,同时产生废热(水)等副产物。电力转换器(inverter/converter):将燃料电池产生的电力转换为直流电或交流电,或具备升压或降压以调整电力输出者。十一、燃料电池电动车普及化的课题气燃料的供给日本经济产业省原来预估2010年底,燃料电池电动车可以达到5万台,2020年达到500万台的目标,目前看来似乎有些过热,各个车厂开始以较务实的态度对应这件事情。众所周知,燃料电池电动车系以燃料的氢气与空气的氧气反应,以其产生的电力推动马达而得以行驶者,相较于传统电动车,燃料电池电动车的燃料电池可视为小型发电厂,且燃料电池电动车可以改善传统电池过重、电能容量及长时间充电的缺点,燃料电池发电可视为水电解的逆反应,发电过程中只有水份的排放,是清净的动力能源。Toyota预定2003年燃料电池电动车商品化,且希望将价格訂在日币1000万元以下才具产品竞争力,惟短期的一至二年,燃料电池价格不易降至数百万日元内,同期从事研发工作的Honda、DaimlerChrysler、Ford等车厂都认为燃料电池电动车发展的难题是─氢气燃料的供给!特别是氢气供应站与氢气燃料的环境整备(infrastructure),燃料电池电动车可以纯氢气为燃料,抑或以碳氢系燃料如甲醇、天然气、汽油等经由重组取得富氢气燃料,其热值等性质虽各有所长,以储存性与管理而言,甲醇与高品质的汽油经由重组似乎较具优势。燃料重组U燃料重组,最大的问题在于重组过程中造成的高温现象,甲醇重组时温度约300℃,汽油重组时的温度则高达800℃(碳与氢分子键结强,不易打断),已经在道路行驶测试(fleettest)的甲醇重组方式燃料电池电动车,因为高温而需要配置大型冷却风扇,衍生令人不快的噪音问题,虽然静肃性(如:马达运转等)较传统电动汽车优越,燃料重组时大型冷却风扇噪音问题亦不得不重视,又大型冷却风扇亦会造成能量消耗,燃料重组方式燃料电池电动车因兼顾能源效率与噪音问题,事实上、较Toyota的Prius的复合动力能源效率相异不大,看不出燃料电池电动车的优势,更何況燃料重组时并非百分之百的零污染,仍有一定量的CO2排出!以甲醇重组并完成日本道路行驶测试的Mazda认为“唯有以纯氢气作为燃料的燃料电池电动车才具有挑战性!”甲醇与汽油重组衍生的各种问题,特别是高温,是燃料电池电动车普及化的障碍,另外,高效率的重组器开发亦刻不容缓。_纯氢气燃料储存方式=纯氢气燃料,似乎是燃料电池电动车未来可能普及化的燃料供应方式,然而氢气的储存却是另一问题点,目前即使是气密性最佳的燃料容器,放置一边很可能即漏失完毕!可能的现象是,边末有事未出门,隔边出门时氢气容量所剩无几甚至完全漏失完毕。氢气燃料储存方式有高压储氢(compressedhydrogengas),可能引发安全上的顾虑,理论上较高的压力储氢量越多,惟储氢材料、容器价昂,尤其是燃料电池电动车,这种移动式载具必需严肃考量碰撞的安全性;低温储氢,要储存氢气燃料于-273℃环境且应考虑前述漏失问题,其所需低温储存处理的能量消耗亦不容忽视;较安全且可行的储氢合金(metalhydride),其储存效率多在1.5~2.0wt%,储存效率仍有极大的改善空间。纯氢气燃料制造方式依照日本经济产业省预估2020年达到500万台的燃料电池电动车目标,相当于一年需要37亿5000mm3的氢气,这样的消耗量单靠天然气提炼氢气是不可能符合需求,況且在精制氢气时亦会衍生一定数量的CO2排放,与降低CO2排放诉求的燃料电池电动车互为矛盾,CO2排放只是改变为燃料电池电动车以外发生的场所罢了!为了不增加制造纯氢气燃料时所带来的环境污染,以太阳能发电的电力对水产生电解制造纯氢气似乎可行!实际上,Honda在美国加州的研发中心即利用太阳能发电制造纯氢气,并由供应站供给氢气进行相关实验,单以太阳能发电制造纯氢气即可获得一年约7600L,相当于每天20.8L氢气,以目前供给氢气1.0L行驶1.8km的实验车为例,每天可行驶37.4km,一年可累积里程13,680km,不过、配置在每台燃料电池电动车上的太阳电池面积需求量是车辆的4倍,太阳电池的能源利用效率与如何小型化又是另一个课题!燃料电池价格;目前燃料电池因需要使用一定量配方的贵重金属,燃料电池试作厂预估短期内不易降至量产化价格,燃料电池关键零组件中的膜组合体,贵重金属如何降低使用量,开发耐高温(200℃)与耐不纯物的质子交换膜等都是当前重要的课题。十二、燃料电动汽车的发展前景:由于近来原油价格的不断攀升,汽车制造商开始转移目标,抢占节能汽车市场。世界各国的汽车业巨子竞相发展自己的燃料电池汽车,以期成为未

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