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豐田公司燃料電池汽車的開發(fā)與展望

燃料電池汽車不僅具有能源多樣性、行駛中的零排放等環(huán)保優(yōu)勢，而且有靜音、從低速段開始的優(yōu)良加速性能等駕駛樂趣。續(xù)駛里程約達(dá)到700km，低溫起動(dòng)性良好，3min左右的充氫時(shí)間，使之具有與傳統(tǒng)汽車比肩的使用方便性。燃料電池汽車從2002年開始租賃銷售，2014年日、美、歐已經(jīng)取得銷售100臺(tái)以上、合計(jì)行駛200萬km以上的實(shí)際業(yè)績。

汽車上使用的燃料電池必須具備小型且高輸出功率的特點(diǎn)，因此固體高分子型燃料電池最適合。這類燃料電池一般由電解質(zhì)膜、觸媒層、氣體擴(kuò)散層、分離器組成。

為了儲(chǔ)存作為燃料的氫，使用了由碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）制作的高壓儲(chǔ)氫罐。為了延長續(xù)駛里程，開發(fā)出了70MPa的儲(chǔ)氫罐，續(xù)駛里程達(dá)到了與汽油車相當(dāng)?shù)?00km。通過對CFRP多層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使最新的儲(chǔ)氫罐在輕量化和儲(chǔ)氫質(zhì)量密度方面達(dá)到了世界頂尖水平。

在降低成本方面，最大的課題是通過提高輸出功率削減材料用量。如果輸出功率提高到2倍，則相同輸出功率電池組的面積可以減半，電解質(zhì)膜和觸媒等材料也將近減半。燃料電池的鉑使用量比傳統(tǒng)汽車的排氣凈化觸媒還要多，希望能夠降低鉑的用量。目前有一款新開發(fā)的觸媒受到關(guān)注，因?yàn)橹挥斜砻娴你K對反應(yīng)有貢獻(xiàn)，所以內(nèi)核用別的金屬，只有表面施加鉑層，這樣來降低鉑的用量。

豐田公司計(jì)劃2015年導(dǎo)入轎車型FCV，2020年達(dá)到每年數(shù)萬臺(tái)銷量的規(guī)模。

刊名：工業(yè)材料（日）

刊期：2014年第6期

作者：小島康一等

編譯：張英才