鉅大LARGE | 點擊量:633次 | 2019年01月12日
氫燃料電池在新一代汽車中的應(yīng)用
由于成本頗高,氫燃料電池在最開始的時候應(yīng)用于航天領(lǐng)域。隨著氫燃料電池成本的不斷下降,現(xiàn)階段已經(jīng)在新一代汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了一定的應(yīng)用。
氫燃料電池大客車領(lǐng)域群雄并起
我國已經(jīng)在大客車領(lǐng)域氫燃料電池方面具有較為良好的基礎(chǔ)?,F(xiàn)階段,國內(nèi)有不少家企業(yè)可以進行自主生產(chǎn),對氫燃料電池大客車集成技術(shù)已經(jīng)有了一定的掌握,但對于氫燃料電池系統(tǒng)的核心部件對外依賴程度仍然較高。
聯(lián)合國開發(fā)技術(shù)屬(UNDP)和科技部聯(lián)合全球環(huán)境基金(GEF)從2003年就開始在我國組織實施“中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項目”。2014年,在UNDP、GEF與科技部聯(lián)合組織實施的“促進中國燃料電池商業(yè)化發(fā)展項目”中,北京、上海、鹽城、鄭州、佛山5個示范城市得以確定。
氫燃料大客車示范項目也先后在我國多地實施。2008年,3輛氫燃料大客車在北京奧運會進行示范運行,2010年,6輛氫燃料大客車在上海世博會上進行會務(wù)服務(wù)。除此之外,現(xiàn)在還有78輛氫燃料電池公交車在廣東佛山、云浮運行,預(yù)計明年將累計建成28個加氫站。2018年2月28日,2輛氫燃料電池公交車以及一座加氫站在四川成都郫都區(qū)投運。另外,鹽城、連云港、天津、武漢、平項山、鄭州等多地都有氫燃料電池公交車示范運營規(guī)劃或者計劃。2018年年初,蘇州宣布:到2020年要建成10座左右的加氫站;推進公交車、市政環(huán)衛(wèi)車、物流車的示范運營項目,力爭達到800輛左右氫燃料電池汽車運行規(guī)模;到2025年,建成40座左右的加氫站,力爭達到1萬輛氫燃料電池車輛運行規(guī)模。
氫燃料電池小汽車領(lǐng)域龍爭虎斗
日本豐田公司早在1992年就開始對燃料電池小汽車(FuelCellVehicle,FCV)展開研究。燃料電池汽車一直被豐田汽車公司看成是終極環(huán)保車。從1996年10月開始,豐田推出多種車型,包括FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5、FCEV、ToyotaFCHV-adv、ToyotaFCHV。2014年11月,豐田在美國洛杉磯車展上推出世界上首款進行商業(yè)銷售的氫燃料電池汽車Mirai(日語“未來”)。到2017年年底,豐田汽車公司宣布全球范圍內(nèi)已經(jīng)售出5300輛Mirai,北美(主要集中于美國加州)、日本本土、歐洲分別為2900輛、2100輛、200輛。目前,加拿大魁北克也開始銷售Mirai。
現(xiàn)階段,韓國現(xiàn)代公司也在生產(chǎn)氫燃料電池小汽車。從2015年起,韓國現(xiàn)代公司開始生產(chǎn)TucsonFCEV(也稱Hyundaiix35FCEV),目前可以在韓國、加拿大溫哥華地區(qū)、歐洲、加州租賃或購買到。本田公司2016年開始生產(chǎn)的Clarity在日本、歐洲、南加州等地區(qū)可以租賃和購買到。2018年1月,現(xiàn)代發(fā)布了其第二代氫燃料電池汽車Nexo來更好地與豐田競爭。和TucsonFCEV相比較,Nexo擁有370英里的續(xù)航里程,加氫時間僅需5分鐘,最高速度和百公里加速時間比前者分別高出25%和快20%。另外,奔馳也是這個角逐場中的一員,其品牌下的新一代氫燃料電池汽車也于2017年9月發(fā)布。隨著人們環(huán)保意識的不斷增加和氫燃料電池成本的不斷下降,越來越多的廠家先后進入氫燃料電池小汽車領(lǐng)域。
到目前為止,我國還沒有公司推出氫燃料電池小汽車,而本田和豐田公司的氫燃料電池小汽車已經(jīng)陸續(xù)在中國大陸展開推廣。
重型貨車及物流領(lǐng)域雙雄爭霸
汽車在二氧化碳和其他有害氣體的排放中占有很大比重,根據(jù)《2017年中國機動車環(huán)境管理年報》的信息,在所有的汽車排放中,重型貨車在一氧化氮、一氧化碳、碳氫化合物和顆粒物的占比分別為53%、、18.8%、23.6%和60.5%。由此看來,重型貨車的清潔化對于提高空氣質(zhì)量、減少排放有著深遠的意義。以重型卡車為代表的貨車,多數(shù)電池技術(shù)無法滿足其行程遠、載重大的需求,而由于燃料加注快、燃料質(zhì)量輕、完全沒有排放和續(xù)航里程長等優(yōu)點,氫燃料電池技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用被業(yè)界普遍看好。
美國NikolaMotor汽車公司于2016年8月在鹽湖城對外展示了氫燃料電池重型貨車——NilolaOne,這輛車的使用壽命、燃油效率不僅優(yōu)于美國政府的《重載和中載車輛溫室奇特和燃油效率標(biāo)準(zhǔn)》,也優(yōu)于未來十年美國對卡車的強制性耗油標(biāo)準(zhǔn)。同時,尼古拉汽車公司還推出租車計劃來應(yīng)對新車購車成本大的問題。在計劃中,尼古拉將為消費者提供氫燃料、定期維護、質(zhì)量保證等。
為滿足氫燃料電池卡車長途運輸要求,尼古拉還選擇NelASA來擔(dān)任自己唯一的加氫設(shè)備供應(yīng)商,沿高速公路部署足夠的加氫站。NelASA是一家專注于提供氫氣解決方案的挪威公司,其通常最大限度地選擇水電、風(fēng)電、光伏等可再生資源來實現(xiàn)零排放氫氣解決方案。尼古拉想要通過自身與NelASA的合力建設(shè)全球最大的加氫站網(wǎng)絡(luò),包括涵蓋3200公里的16座加氫站,野心勃勃地為其氫燃料電池重載卡車鋪路。
??在這一領(lǐng)域,豐田公司選擇港口作為突破口,其相關(guān)的計劃也推行得很快。由于港口區(qū)內(nèi)大量的各類車輛和港口內(nèi)船舶低速行駛時的排放很大,在其所在的城市中港口的排放占比也很高。因此,降低港口排放也變得日益重要起來。港區(qū)內(nèi)可以采用純電動車或者氫燃料電池車輛執(zhí)行不同的任務(wù),同時,港區(qū)內(nèi)車輛運行具有活動范圍小、行駛里程相對較大的特點,車輛加氫需求進行少量加氫站便可以滿足。由此看來,氫燃料電池卡車是港區(qū)運輸一個不錯的選擇。
豐田汽車在2017年4月提出氫燃料電池重載卡車概念,并于同年10月在洛杉磯進行短駁運行試驗。本次短駁運行試驗被認(rèn)為是減少港區(qū)有害物質(zhì)排放的一項可行性研究,豐田氫燃料電池重載卡車采用兩套氫燃料電池堆,配有12kWh的電池,續(xù)航里程約為322千米。本次實驗的運用線路是把貨物從長灘卸貨碼頭和LA港運送到周圍的貨場。這些多次頻繁往返、精心設(shè)計的短途線路正好檢測電池系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)載能力。隨著對車輛性能研究的深入和項目的推進,更長的路線將有望被引入。
東方汽車推出了氫燃料電池冷鏈?zhǔn)截涇嚭蜌淙剂舷涫截涇?,此外。東風(fēng)汽車公司還在2017年北京新能源汽車展上展出了自己的氫燃料電池物流車。但現(xiàn)階段,我國還沒有公司推出氫燃料電池重載卡車。
結(jié)語
近年來,氫燃料電池應(yīng)用的領(lǐng)域和數(shù)量都在隨著電池成本的不斷下降而拓展和上升,良性循環(huán)初步形成,未來有望進入更多應(yīng)用領(lǐng)域。日本、歐美等國家在氫燃料電池大客車、氫燃料電池小汽車、物流領(lǐng)域及重型貨車的應(yīng)用,引領(lǐng)了技術(shù)發(fā)展方向的同時,也證明氫燃料電池汽車技術(shù)的可行性。但到目前為止,我國在氫燃料電池小汽車和氫燃料重載貨車領(lǐng)域還是空白。未來我們應(yīng)該提升對氫燃料電池技術(shù)在新能源汽車中的重視程度,在吸取日、美等國經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,不斷推動氫燃料電池技術(shù)的發(fā)展。
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