陳雅麗

摘要：燃料電池汽車(chē)是一種新型、清潔以及高校的能源，已在許多國(guó)家得到了廣泛的推廣。文章主要簡(jiǎn)單分析了燃料電池汽車(chē)，同時(shí)講解了對(duì)其的研究現(xiàn)狀，最后探討了燃料電池汽車(chē)的發(fā)展方向，望能為有關(guān)人員提供到一定的參考和幫助。

關(guān)鍵詞：燃料電池汽車(chē);發(fā)展;現(xiàn)狀

Abstract： Fuel cell vehicles are a new， clean and university energy source， which has been widely promoted in many countries. The article mainly analyzes fuel cell vehicles briefly， and at the same time explains the current research status of them， and finally discusses the development direction of fuel cell vehicles， hoping to provide some reference and help for relevant personnel.

Key words： fuel cell vehicles;development;status quo

0? 引言

當(dāng)前世界各地的環(huán)境問(wèn)題愈加嚴(yán)重，同時(shí)能源也出現(xiàn)了短缺危機(jī)，為此新型的燃料電池汽車(chē)成為當(dāng)前人們共同關(guān)注和研究和話(huà)題。其能有效節(jié)能能源，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，有著很廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間，在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中有著十分重要的地位。燃料電池汽車(chē)的廣泛應(yīng)用，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的重要目標(biāo)。歐美、日韓等國(guó)，開(kāi)展了多項(xiàng)技術(shù)研究工作，旨在促進(jìn)燃料電池汽車(chē)的推廣，這也體現(xiàn)了高端制造業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。與此同時(shí)，為促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)由傳統(tǒng)制造向高端制造轉(zhuǎn)變，我國(guó)也將發(fā)展燃料電池汽車(chē)作為當(dāng)前汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

1? 燃料電池汽車(chē)的簡(jiǎn)介

燃料電池汽車(chē)是一種純電動(dòng)汽車(chē)，燃料電池的充電功率的核心成分是氫和氧的多種物理和化學(xué)作用，但不會(huì)通過(guò)持續(xù)燃燒轉(zhuǎn)化為電能。甲烷和碳的氧化幾乎不是航空燃料電池反應(yīng)的結(jié)果。除了電力外，這種相互反應(yīng)的副產(chǎn)品還產(chǎn)生水。因此，用燃料電池驅(qū)動(dòng)的燃料汽車(chē)也被稱(chēng)為藍(lán)色和綠色新汽車(chē)。氫是在汽車(chē)的燃料電池手機(jī)電池中用作燃料發(fā)電，以啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的機(jī)器傳動(dòng)部分的基本結(jié)構(gòu)，然后再驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的軸和后萬(wàn)向軸，后軸等慢速行駛行走和機(jī)械結(jié)構(gòu)形成，然后旋轉(zhuǎn)后輪的速度為汽車(chē)提供核心動(dòng)力。其核心成分是化學(xué)物質(zhì)（如丁二烯、管道氣、柴油等）的間接能量作為燃料鋰離子電池。那個(gè)氫元素是通過(guò)相應(yīng)燃料油中的化學(xué)變化直接提取出來(lái)的改革器。它污染物排放為零或接近零;它可以減少石油泄漏，減少溫室氣體排放;提高燃油經(jīng)濟(jì)性;提高增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率;具有平穩(wěn)運(yùn)行、無(wú)噪音等最大優(yōu)勢(shì)。

2019 年，政府工作報(bào)告中明確指出“推動(dòng)加氫設(shè)施建設(shè)”，這一任務(wù)的提出使燃料電池汽車(chē)發(fā)展駛?cè)搿翱焖偻ǖ馈薄！缎履茉雌?chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035 年）》中對(duì)合理布局加氫基礎(chǔ)設(shè)施也作出了明確指示，為進(jìn)一步推進(jìn)氫燃料供給保障體系的完善提供了依據(jù)。規(guī)劃指出，到 2030 年，作為新能源戰(zhàn)略布局的重要組成部分，氫能產(chǎn)業(yè)也將成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的支柱型產(chǎn)業(yè)。

燃料電池汽車(chē)在補(bǔ)加燃料時(shí)間和續(xù)駛里程方面，與混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)相比，具有明顯優(yōu)勢(shì)。在商用汽車(chē)的應(yīng)用方面，燃料電池是公認(rèn)的優(yōu)選技術(shù)方案;商用車(chē)體積較大、動(dòng)力性要求較高，行駛線(xiàn)路相對(duì)固定，對(duì)加氫站的依賴(lài)性較低。因此，在燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期，發(fā)展燃料電池商用車(chē)的價(jià)值高于乘用車(chē)。

2? 燃料電池汽車(chē)的研究現(xiàn)狀

在汽車(chē)發(fā)展方面，截至 2019 年年末，我國(guó)民用汽車(chē)保有量已經(jīng)達(dá)到 26150萬(wàn)輛，其中商用車(chē)占比 15.5% 。有調(diào)查顯示，我國(guó)石油消費(fèi)總量約有 50% 來(lái)自于交通運(yùn)輸業(yè)。商用車(chē)從傳統(tǒng)動(dòng)力向無(wú)污染的氫燃料動(dòng)力轉(zhuǎn)型，有助于緩解我國(guó)當(dāng)前面臨的高污染與高能源消耗問(wèn)題。

在能源利用方面，商用車(chē)整體燃油消耗遠(yuǎn)超乘用車(chē)，因此，在商用車(chē)領(lǐng)域推廣新能源技術(shù)的原油替代效果會(huì)更為顯著，對(duì)緩解我國(guó)當(dāng)前的高污染、高消耗問(wèn)題效果會(huì)更為突出。目前，城市公共交通領(lǐng)域的電動(dòng)化趨勢(shì)日益明顯;對(duì)于工作時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行里程長(zhǎng)，特別是在特定區(qū)域范圍內(nèi)運(yùn)行的商用車(chē)，高儲(chǔ)能密度的氫燃料電池動(dòng)力源將是更有價(jià)值的選擇。

目前，歐美的先進(jìn)國(guó)家，已經(jīng)獲得了大量的示范研發(fā)領(lǐng)域，并且大量的燃料電池手機(jī)已正式投入使用。在美國(guó)能源部、交通運(yùn)輸部、環(huán)境保護(hù)局以及省、市、縣政府部門(mén)的支持下，航空燃料電池汽車(chē)的整體發(fā)展和各種技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著燃料鋰離子電池的巨大成就和快速發(fā)展，所有車(chē)輛的利用率逐漸提高，用戶(hù)的壽命也在不斷提高和延長(zhǎng)。在地方政府的支持和商業(yè)實(shí)現(xiàn)的研究成果的推動(dòng)下，中國(guó)也實(shí)現(xiàn)了快速突破?？傮w而言，該車(chē)的可靠性、安全性、耐用性和低氣溫啟動(dòng)性能大大降低，并逐漸追趕國(guó)外，技術(shù)的持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)是明顯的。

2016-2019 年，國(guó)內(nèi)燃料電池汽車(chē)的銷(xiāo)量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《2019 年汽車(chē)工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況》顯示， 2019 年我國(guó)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)量為 2833輛，同比增長(zhǎng) 85.5%;燃料電池汽車(chē)銷(xiāo)量為2737輛，同比增長(zhǎng)79.2%。2020年上半年，受新型冠狀病毒肺炎疫情影響，燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量有所下降。截至2020年6月，我國(guó)燃料電池汽車(chē)?yán)塾?jì)銷(xiāo)售超過(guò) 6000 輛。從汽車(chē)銷(xiāo)量數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向與國(guó)外存在明顯不同：美國(guó)、日本、韓國(guó)和歐盟的燃料電池汽車(chē)推廣以乘用車(chē)為主，而我國(guó)以商用車(chē)為主，已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并投入規(guī)?；\(yùn)營(yíng)。

3? 燃料電池汽車(chē)的發(fā)展方向

3.1 大力發(fā)展純蓄電池驅(qū)動(dòng)的超微型汽車(chē)

由于航空燃料鋰離子電池的所有車(chē)輛都可以滿(mǎn)足車(chē)輛，動(dòng)力性能和行駛里程的要求，因此手機(jī)的充電過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但是速度不高，因此非常適合使用在房屋或小型文化社區(qū)中。另外，MH鎳氫電池、高性能鎳鎘電池、鋰離子電池等高性能磁芯也被大量使用。車(chē)輛和性能得到相對(duì)保證?，F(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入小批量試生產(chǎn)的中間階段。例如，日本的Hypermini使用高級(jí)鋰電池，該鋰電池一次可充電的最高速度分別為90km和115km。這款家用車(chē)非常適合將來(lái)在這座城市的這條道路上行駛。

3.2 進(jìn)一步加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的研究

美國(guó)交流電動(dòng)機(jī)的最重要優(yōu)點(diǎn)之一是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，綜合性能可靠，體積小，重量輕。但是，控制模塊的技術(shù)非常復(fù)雜。日本采用標(biāo)準(zhǔn)的永磁交流電動(dòng)機(jī)，具有效率高，質(zhì)量高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，質(zhì)量差，費(fèi)用高，高溫狀態(tài)下消磁，抗制動(dòng)靈敏度差等缺點(diǎn)。德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家開(kāi)發(fā)的開(kāi)關(guān)按鈕的磁絕緣效果好，該動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信譽(yù)可靠，成本低廉。一個(gè)缺點(diǎn)是質(zhì)量水平高并且容易產(chǎn)生噪聲。迄今為止，中國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了稀土永磁無(wú)刷220VAC電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁防垢保護(hù)電動(dòng)機(jī)。電機(jī)的使用情況不確定，將來(lái)需要進(jìn)行測(cè)試。

3.3 延長(zhǎng)燃料電池壽命

燃料電池充電壽命是限制燃料電池可充電汽車(chē)商業(yè)化的關(guān)鍵因素。這些國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在乘用車(chē)和叉車(chē)的研發(fā)中取得了非常明顯的成果。此外，德國(guó)正式退出了輪式汽車(chē)?？梢栽?009年使用純?nèi)剂想妱?dòng)乘用車(chē)。但是，汽車(chē)用燃料手機(jī)電池的使用壽命實(shí)際上不是很長(zhǎng)。因此，需要進(jìn)行更多的研究以延長(zhǎng)航空燃料電池的壽命。從電極的材料到電池堆的基本結(jié)構(gòu)，有很多因素會(huì)極大地影響電極的自然壽命，從燃料能源鋰離子電池軟件系統(tǒng)到燃料鋰離子電池汽車(chē)最大功率軟件系統(tǒng)，最后到這種燃料電池，設(shè)計(jì)各個(gè)方面的合理性都會(huì)影響燃料電池的使用壽命。因此，有必要不斷改變?nèi)剂夏芰侩姵氐碾姵鼗钚?，并在燃料能量電池的性能水平上改變膜的質(zhì)子傳導(dǎo)途徑，從而改善通風(fēng)和散熱，內(nèi)阻，氣味的內(nèi)部擴(kuò)散。水蒸氣在電錐的基本結(jié)構(gòu)水平上相互交換;用作燃料鋰離子電池系統(tǒng)的清潔空氣循環(huán)核心技術(shù)，并在相對(duì)穩(wěn)定的工作狀態(tài)得到充分控制。改進(jìn)設(shè)計(jì)并優(yōu)化燃料鋰離子電池和電源系統(tǒng)后，驅(qū)動(dòng)的主要功率指標(biāo)車(chē)輛必須符合清晰明確的規(guī)定。隨著各種技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，許多國(guó)家的政府逐漸引入了許多燃料電池汽車(chē)協(xié)會(huì)，燃料電池的使用壽命將進(jìn)一步延長(zhǎng)。

3.4 降低燃料電池系統(tǒng)成本

到目前為止，所有裝有燃料電池的車(chē)輛的利用率都不是很高，燃料電池充電系統(tǒng)的成本仍然很高，使用壽命也不是很長(zhǎng)。在2017年，美國(guó)航空燃料電池性能汽車(chē)協(xié)會(huì)系統(tǒng)功能的總體成本已降至與所有普通汽車(chē)相差無(wú)幾。近來(lái)這些發(fā)達(dá)國(guó)家的投入成本已經(jīng)降低了一半。在燃料電池汽車(chē)系統(tǒng)的總成本中，煙囪占總投入成本的一半。為了降低總成本，可以降低原材料成本。除了降低投資成本外，還需要針對(duì)燃料電池性能的各種原材料進(jìn)行更可持續(xù)的研究，從而可以簡(jiǎn)化對(duì)綜合燃料的深入研究。國(guó)外最先進(jìn)的技術(shù)是實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)與主控制器的集成模式，以及能源中電子設(shè)備的集成，從而節(jié)省了所需的加濕器，減少了紅外傳感器的使用。在保證軟件系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，可以最大程度地降低系統(tǒng)功能成本，并可以大大降低系統(tǒng)的故障率。作為燃料電池性能系統(tǒng)最重要的綜合成本影響因素之一，高壓儲(chǔ)氫罐和電磁閥閥門(mén)的成本是影響綜合成本的最重要因素之一。隨著燃料電池電錐的輸入成本的不斷降低，加壓液化石油氣汽缸和發(fā)電機(jī)閥門(mén)的輸入成本也在緩慢增加。因此，有必要降低儲(chǔ)氫罐的成本。

4? 結(jié)束語(yǔ)

文章主要是對(duì)燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)了研究和分析，同時(shí)通過(guò)我國(guó)與西方國(guó)家的對(duì)比尋找出其中存在的不足，然后不斷進(jìn)行完善，從而有效推動(dòng)到我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型以及升級(jí)。

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