付甜甜

氫燃料電池目前應(yīng)用情況

氫能是目前被許多國(guó)家看好的，可替代化石燃料的未來(lái)清潔型能源。美國(guó)著名石油專(zhuān)家?？酥Z·米迪斯博士就曾經(jīng)預(yù)測(cè)：主宰未來(lái)世界的能源將是氫能。在目前各類(lèi)新能源技術(shù)中，燃料電池汽車(chē)之所以被認(rèn)為是終極能源，主要是由于它對(duì)環(huán)境的污染小，并且能源效率高。由于燃料電池汽車(chē)排放的是水，所以可以被認(rèn)為是真正的清潔能源。目前，各國(guó)都在積極投入研究，通過(guò)各種方式加快燃料電池技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

ix35燃料電池車(chē)簡(jiǎn)介

為了抓住燃料電池的發(fā)展機(jī)遇，近日，現(xiàn)代汽車(chē)在首爾車(chē)展展出了燃料電池車(chē)（FCV）量產(chǎn)車(chē)ix35 Fuel Cell?，F(xiàn)代曾在2012年9月的巴黎車(chē)展上展示過(guò)ix35 Fuel Cell，此次展出的是其量產(chǎn)版，這也是現(xiàn)代首款量產(chǎn)FCV。

ix35 Fuel Cell的車(chē)身尺寸為長(zhǎng)4 410 mm×寬1 820 mm×高1 655 mm，軸距為2 640 mm。配備輸出功率為100 kW的燃料電池和鋰離子充電電池以及兩個(gè)氫燃料罐，用來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。氫燃料罐是兩個(gè)壓力為70 MPa的產(chǎn)品，加滿(mǎn)5.6 kg的氫時(shí)，續(xù)航距離為594 km。鋰離子充電電池為鋰聚合物充電電池，能量為24 kWh。0～100 km/h的加速時(shí)間為12.5 s，極速為 160 km/h。5.6 kg氫氣的油箱容量，燃油具有經(jīng)濟(jì)性，1 kg氫的行駛里程大約為106 km。氫所占的容積大概是3.7 L汽油的容積。該車(chē)的燃效約為28.6(106/3.7=28.6)kg/L。

ix35燃料電池車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)由韓國(guó)現(xiàn)代麻北（Mabuk）燃料電池研發(fā)中心研制完成。這款概念車(chē)在投入量產(chǎn)之前，已在歐洲、韓國(guó)、美國(guó)等地進(jìn)行了超過(guò)200萬(wàn)英里的路試。

現(xiàn)代ix35燃料電池堆

現(xiàn)代汽車(chē)選擇了ix35為基礎(chǔ)作為其第一條燃料電池車(chē)生產(chǎn)線，部分原因是常規(guī)版本對(duì)大眾的吸引力。在創(chuàng)建燃料電池車(chē)時(shí)，韓國(guó)現(xiàn)代的工程師們充分考慮并確保了燃料電池堆的安放、氫氣罐、電池以及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)上的其他關(guān)鍵控制系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)的使用不產(chǎn)生任何影響。

新型ix35燃料電池車(chē)比傳統(tǒng)常規(guī)版的ix35車(chē)重100 kg。車(chē)身底板下方放置的氫氣罐的體積比汽油或者柴油的罐都大。這大致相當(dāng)于436 L（15.4立方英尺）的載貨容積。這一階段生產(chǎn)的所有ix35燃料電池車(chē)將只有左駕。

燃料電池堆位于引擎蓋下，與其他的部件如高壓接線盒和驅(qū)動(dòng)前輪的緊湊的電動(dòng)馬達(dá)結(jié)合在一起。高壓電池和逆變器系統(tǒng)放置于防水殼內(nèi)，恰好位于車(chē)輛和最佳質(zhì)量部分的下方。車(chē)輛中部下方則安裝著一塊功率為25 kW的高壓電池組，安裝在車(chē)輛中部也是出于整車(chē)質(zhì)量平均分配的考慮。此外，車(chē)中還安置有一塊12 V的電池，用于車(chē)輛啟動(dòng)并向車(chē)內(nèi)輔助設(shè)備（例如導(dǎo)航系統(tǒng)）提供電力。

ix35燃料電池的動(dòng)力系統(tǒng)（BOP）主要包括三個(gè)方面：熱管理系統(tǒng)（TMS）、空氣處理系統(tǒng)（APS）和燃料處理系統(tǒng)（FPS）。

● 在燃料電池堆工作期間產(chǎn)生的熱量會(huì)影響效率。ix35燃料電池車(chē)的熱管理系統(tǒng)（TMS）使燃料電池堆的溫度保持在一個(gè)最佳的水平。

● 燃料電池車(chē)燃料電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要可靠穩(wěn)定的空氣供給（氧）。本款ix35燃料電池的空氣處理系統(tǒng)（APS）由一個(gè)接近無(wú)聲和快速響應(yīng)的鼓風(fēng)機(jī)和關(guān)閉閥組成。當(dāng)車(chē)輛處于閑置狀態(tài)時(shí)，空氣流會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

● 燃料處理系統(tǒng)（FPS）把氫罐中的高壓氫氣轉(zhuǎn)換成能夠用于燃料電池堆使用的低壓氫氣，也可以把殘余氫氣重新利用。

駕駛模式的ix35燃料電池具有多種工作模式：

● 在燃料電池模式下：燃料電池堆從裝載的氫氣罐中產(chǎn)生電，然后直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

● 在動(dòng)力輔助模式下：燃料電池堆的電力是由用于額外動(dòng)力的高電壓（25 kV）電池增強(qiáng)效率后得到的。

● 在電源充電模式下：燃料電池產(chǎn)生的一部分電力用來(lái)供給給電池做后備電源用。

燃料電池車(chē)的優(yōu)勢(shì)

理論優(yōu)勢(shì)：35~70 MPa下的氫氣可以在幾分鐘內(nèi)快速被“加好油”，相對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)而言，它能夠保證汽車(chē)行駛?cè)f無(wú)一失，達(dá)到很長(zhǎng)的巡航里程。

環(huán)保優(yōu)勢(shì)：氫燃料電池所需的原料是氫氣，氫本身無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒，十分純凈，所產(chǎn)出的尾氣更是無(wú)污染的。氫燃料電池具備了無(wú)污染、無(wú)噪聲以及高效率的特點(diǎn)。

能量?jī)?yōu)勢(shì)：能量高，存儲(chǔ)量大，并且能夠更好地產(chǎn)生恒定的能量。

經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)：氫燃料電池車(chē)輛的能耗經(jīng)濟(jì)性可達(dá)到傳統(tǒng)汽油車(chē)的2～3倍，從節(jié)約能源的角度來(lái)看，燃料電池汽車(chē)明顯優(yōu)于用內(nèi)燃機(jī)的普通汽車(chē)。

燃料電池以及燃料電池車(chē)發(fā)展

目前，世界化學(xué)品生產(chǎn)商塞拉尼斯公司、杜邦公司、巴斯夫公司、燃料電池開(kāi)發(fā)商Ballard動(dòng)力系統(tǒng)公司、國(guó)際燃料電池公司以及汽車(chē)生產(chǎn)商戴姆勒-克萊斯勒公司、福特公司、現(xiàn)代汽車(chē)、大眾汽車(chē)公司等，都紛紛開(kāi)始研發(fā)燃料電池和燃料電池車(chē)。

燃料電池簡(jiǎn)單分類(lèi)

熔融碳酸鹽燃料電池（molten carbon fuel cell,MCFC）、固體氧化物燃料電池（solid oxide fuel cell,SOFC）、堿性燃料電池（alkaline fuel cell,AFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）、直接甲醇燃料電池等。