青島交通職業(yè)學(xué)校/王麗敏
燃料電池汽車將燃料電池中氫氣和氧氣進(jìn)行化學(xué)作用,反應(yīng)過程中產(chǎn)生的能量能直接轉(zhuǎn)化成汽車所需的穩(wěn)定的電能,一直到燃料耗盡為止;其化學(xué)反應(yīng)結(jié)束生成物只有水,沒有其他污染物產(chǎn)生。因此燃料電池汽車的綠色環(huán)保、續(xù)駛里程長等優(yōu)勢讓全世界對其充滿憧憬,讓我們一起期待燃料電池汽車的發(fā)展和未來,希望它終有一天可以取代目前的內(nèi)燃機(jī)引擎。
燃料電池是由英國科學(xué)家William Grove 在1839 年推想將氧和氫反應(yīng)就有可能產(chǎn)生電并實驗驗證成功的;歷史上第一輛配有燃料電池汽車是1970 年由Karl Kordesch 改裝的配有堿性燃料電池的Austin A40,車頂安裝有壓縮氫氣的儲液罐。
表1
表2
表3
世界上很多公司真正研究發(fā)展燃料電池汽車是從20世紀(jì)90年代開始的,在美國的引領(lǐng)下,各個國家爭相研發(fā)燃料電池汽車,由于技術(shù)難題,燃料電池輸出功率、發(fā)電效率、體積、使用壽命等性能參數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上當(dāng)時的內(nèi)燃機(jī),雖未能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,但是意義重大。他們研發(fā)成功第一輛原型燃料汽車的時間和配置分別如表1 和表2 所示。
1.歐美國家汽車公司第一輛原型燃料汽車(如表1 所示)
2.日韓國家汽車公司第一輛原型燃料汽車(如表2 所示)
3.我國第一輛原型燃料汽車
我國第一輛燃料電池汽車是在2003 年,同濟(jì)大學(xué)萬鋼教授帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊成功研制出中國第一輛燃料電池轎車——“超越號”,并開始示范運行。該車搭載了國內(nèi)自主研制的30kW 質(zhì)子交換膜燃料電池,采用高壓氫氣作為燃料。
2005 年~2012 年,各國企業(yè)在這7 年的時間里攻克了燃料汽車功率小以及低溫存儲難于啟動的難題,滿足了車用要求。燃料電池比功率達(dá)到了2kW/L,在-30℃也能儲存和啟動。
2012 年~2018 年,這 一 階 段 燃料電池性能進(jìn)一步提升,燃料電池汽車也終于得以商業(yè)化。現(xiàn)代Tucson FCV 以及豐田Mirai 兩款燃料電池車型于2014 年率先實現(xiàn)了量產(chǎn)并推向市場,真正把人們帶進(jìn)了燃料電池汽車的新時代。
到2018 年10 月,我國燃料電池汽車增至貨車20 款、客車50 款,加氫站共建有17 座,其中武漢和如皋兩座加氫站日加氫能力達(dá)到2000kg/天。技術(shù)領(lǐng)域方面與國外有較大差距,如關(guān)鍵材料的批量生產(chǎn),附件需要進(jìn)口,電池續(xù)航能力、壽命、溫度適應(yīng)性等。
燃料汽車性能現(xiàn)已達(dá)到傳統(tǒng)汽車水平,其產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題是進(jìn)一步建立生產(chǎn)線、降低成本和加氫站的建設(shè)。IEA(國際能源署)預(yù)測,到2030年氫燃料電池汽車成本將比目前分別下降44%,2050年,氫燃料電池汽車成本將比目前分別下降55%,接近燃油汽車成本。2030年,全球氫燃料電池汽車將占全部汽車產(chǎn)量的3%,2050年提高到15%左右,超過3億輛氫燃料汽車投運。各國建設(shè)情況如表3所示。
在燃料電池汽車方面,雖然美國起步早,基礎(chǔ)建設(shè)完整,德國、日韓的技術(shù)較為領(lǐng)先,但中國規(guī)模較大,在成本方面有更大的下降空間,所以從長期看,中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)具有一定優(yōu)勢。我們期待燃料電池汽車技術(shù)的發(fā)展,想象我們駕駛著愛車,不再擔(dān)心污染,頭頂著白云藍(lán)天,心安理得地暢行,心情是多么愜意!