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        燃料电池技术应用新进展

        浏览次数: 日期:2015年9月10日 10:30

        资料显示:目前在国际上已有丰田现代、通用、日产奔驰在开发相应的燃料电池轿车。去年7月,日本的丰田汽车正式发布了燃料电池汽车(FCV)的预售价格,这是全球第一款实现量产,并将正式推向市场的燃料电池汽车,在业内引起了广泛关注。

        1 应用基础

            燃料电池与动力电池进行比较后可知:

          安全性:燃料电池是开放体系,氢和氧要源源不断的输入到电堆里面,所以它的密封和存储是比较关键的动力电池的电解液是不能泄漏的,否则会容易着火。燃料电池的电堆,如果把氢气切断之后电堆本身是安全的。

          成本电池系统比较简单,没有贵金属,成本也比较低;燃料电池中目前多含有贵金属Pt,成本高一些。

        续航里程纯电动汽车的动力电池续航里程不长,但是燃料电池续航里程长。

          氢动力燃料电池电动车具有以下优势:

          相对于蓄电池充电,氢燃料的添加更快速、便捷,每次加满燃料的用时不超过5分钟。——这与传统的汽油或柴油车型加满燃料所用的时间大致相同。

          通过高密度的氢气存储方式可以实现超过500公里的续航里程。

          由于燃料电池通过将氢燃料转换成电能和水,为车辆提供动力,因此可实现零排放的电动出行。

         

        2 进展

            自两年前通用和本田公司合作研发燃料电池汽车以来,一直致力于削减电池组体积、量和成本。目前新一代燃料电池组已投入研发。新燃料电池组质量和体积都将减少一半,有效面积和电池数量减少,铂含量有望降低10g以内。通用汽车表示,燃料电池需要进行标准化并进行量产,通用在燃料电池专利技术方面位列全球第一,本田位列第二,两者的合作必然带来新观点和新发展。在燃料电池的研发过程中,两家公司不分你我,分享创意,工程师合作,结合成为一个团队。研究人员认为,燃料电池的研发是一场马拉松,而非短跑比赛,每一家汽车制造商都可以进行研发生产,但如何能让燃料电池走向量产之路,才是至关重要的问题,这就需要一套低成本、高性能、耐用、安全、可靠的研发系统。两家公司的合作也是致力于此发展燃料电池。

        2015年,日本在长崎县五岛市海岸启动首个燃料电池船实证实验,并已经充分确认了燃料电池船行驶的安全性和航行性。该项业务受日本环境省委托,由户田建设负责实施。该燃料电池船全长12.5米,可供12人乘。以这样的小型船舶为模型进行制作。船上预备450升的氢罐,通过燃料电池发电启动发动机。航行速度为20海里(时速约37公里),和普通的渔船速度一样。一次氢燃料补给可航行两小时,航行时间较短。受环境省委托,户田建设在五岛海岸设置浮体式海上风力发电在此也开展了用发电剩下的电力生产氢的实证实验。燃料电池船将使用生产出的氢。户田建设的负责人表示,通过可再生能源发电更好开发海洋资源。燃料电池船商业化后,将会给渔业人员带来福音。

        据日本《产经新闻》7月报道,日本东京都的燃料电池公交车将于明年投入东京都营公交车系统。燃料电池公交车利用氢元素和氧元素发生化学反应来发电,并依靠马达行使。它的特点是在行使途中不会排放二氧化碳,只会排水。目前丰田公司正在推进这款公交车的开发。据报道,东京都政府出台了政策,将在2020年东京奥运会开幕前将燃料电车汽车增加至100辆以上。此外,都政府还计划实行临海地区(2019年开始营运燃料电池公交)和市中心相结合的公交车高速运输系统(BRT)

            丰田与日野汽车将联合推动零排放燃料电池(FC)大巴的运用,响应日本政府所提出的氢社会计划。丰田和日野双方所打造的测试车辆以日野的混动大巴为蓝本,由日野负责车身以及底盘的开发,丰田则提供了其为Mirai所开发的燃料电池系统。本次实验项目包括测试燃料电池巴士在公共交通中的实用性,以及车辆断电时外部供电系统的使用情况。丰田与日野希望未来能将燃料电池大巴投向市场。

          近日,以色列宇航工业公司(IAI)和英国Cella Energy公司一举拿下了Space FloridaMATIMOP提供的工业研究和发展基金,前者是佛罗里达州航空航天发展权威机构,后者为以色列工业研究与发展中心。这次拨款主要是围绕无人机系统领域的合作课题展开。IAI是研发制造无人机系统的全球领军企业,Cella则是一家氢能源先进新材料公司,二者强强联合,利用Cella公司的固氢燃料系统技术为IAI旗下的鸟眼微型无人机研发一种燃料电池供能系统。该项目将使无人机在电池质量不变的前提下航时变为原来2倍甚至3倍。Cella独有的氢能技术可以取代现有的锂聚合物电池,用作微型无人机系统的能量来源。Cella研发了一种看上去像塑料的储氢材料,能够挤压变形为任何形状。加热至100以上时,材料内的氢会在数分钟内释放。每克材料的安全容量相当于约一升的气态氢。鸟眼平台最初使用的是鸟眼400电动无人机,重1.2千克。该机随后改进为鸟眼650,重11千克,续航能力2小时。鸟眼650通过燃料电池搭载测试使续航能力达到了6小时。

          随着位于慕尼黑代特莫尔德路的公共加氢站正式投入使用,覆盖斯图加特、慕尼黑、因斯布鲁克和博尔扎诺的欧盟燃料电池汽车项目(HyFIVE) 示范区的加氢站建设已经宣告完成,这使得驾驶燃料电池动力车辆从德国南部一路到达意大利的加尔达湖已经成为可能。宝马集团专家在总结氢燃料电池的优势时表示基于氢燃料的全新出行方式,可以为个人和商务客户提供零排放、远距离的电动出行,这种出行方式不会影响用户的舒适体验、空间感受,也不会在燃料加注上耗费额外时间。这座道达尔(TOTAL) 站可提供多种燃料加注,它的建成具有里程碑意义——它是全球首座可以通过两种不同存储压力标准科技为车辆加注氢燃料的公共加注站。这两种科技分别为:工业标准700CGH2存储科技:这种为氢动力燃料电池车型加注的科技已经完善并开始运行高压低温复合氢燃料存储科技(CCH2)这项由宝马集团开发的科技目前处于研发验证阶段,可以实现在低温条件下,将高达350巴的气态氢储存于车辆内部。相对于700巴的氢燃料存储罐,基于CCH2技术研发的燃料罐将氢燃料存储能力提高了50%,可支持车辆实现超过500公里的续航里程。为了更好地研发这两种氢燃料存储系统,将其整合到整车,对宝马集团而言,仅在实验室内获得成功还远远不够,实路测试同样必不可少,并为车辆、燃料供应企业提供更为详实的数据。在技术方面,与强大的合作伙伴进行合作有益于快速发展。因此宝马集团与德国道达尔(TOTAL) 和林德集团在加注燃料和技术方面建立了强有力的合作。宝马集团将氢燃料电池动力作为BMW i品牌车型系列和基于BMW eDrive科技生产的混合动力车型之外理想的动力型式。在未来,氢动力燃料电池驱动技术将会成为宝马集团高效动力战略中一个不可或缺的组成部分。根据不同的组合和配置,这种高效的动力系统能够灵活地搭配不同的车型,并满足全球汽车市场不同的客户需求和法律法规要求。因此,作为氢能源基础设施研发和计划的先锋,宝马集团积极地向诸如H2 Mobility和德国CEP等合作伙伴分享相关专业技术。此外,宝马集团还是欧盟燃料电池暨氢能联合计划(EU’s Fuel Cell Hydrogen Joint Undertaking) 的核心成员之一。

           保时捷新入门车Pajun有望在今年法兰克福车展上公开概念车。未来这款入门保时捷将拥有多种新能源型号。称,20159月法兰克福车展期间,保时捷可能将公开Pajun“带网络关联的概念车。Pajun“PanameraJunior”的缩写,可以视为保时捷Panamera的缩小版,据闻概念车全长4.8米,小于Panamera5米。新车有望在2017—2018年上市。  顺应母公司大众的车辆电气化战略,保时捷申请了大量新能源车技术专利,包括在中国、美国和欧洲等地。其中燃料电池技术有可能用于Pajun,未来电动版Pajun或定名保时捷718,而燃料电池车则命名为818

        克劳斯玛菲集团聚亚安酯设备部门的官员宣布与一家客户合作开展新项目,生产燃料电池汽车的燃料箱。克劳斯玛菲集团向RehauAG+Co.公司德国成型工厂新建的轻量化构造技术中心交付了一台RimStarCompact8/4高压树脂转印机,该公司目前在新技术中心开发燃料电池汽车用的氢燃料箱。RimStarCompact8/4的高压混合和计量系统将帮助Rehau公司成功研发厚壁中空压力容器。其目标是:实现流程控制,为大批量生产提供支持。模具概念和高压RTM工艺的初步测试已在克劳斯玛菲工厂完成。Rehau已投入340万欧元(372万美元)为其工厂添置特殊工程系统,开发氢燃料电池箱。KM831-9月2日在广州举行的中国国际聚氨酯展览会上展出用来加工聚亚安酯和纤维增强复合材料的机械设备。该公司在展会上主打用于生产汽车座椅的模块化椭圆形输送系统,新型模具载体,透明外套成型技术,高压树脂传递模成形和长纤维注射工艺。克劳斯玛菲在德国和中国生产模块化椭圆形输送系统。该工艺可快速方便地更换模具载体。

          据美国媒体Leftlanenews 7月27日报道,全球日益提高的燃油经济性和排放法规迫使汽车制造商尽力设计更高效环保的汽车。不少制造商将目光转向电动汽车及缩小引擎,但玛莎拉蒂称,公司不会采取以上解决方案,目前将会聚焦混合动力汽车。

          为符合联邦法规,玛莎拉蒂将尽力开发低油耗的六至八缸引擎,未来该公司可能提供混合动力和插电式混合动力传动系统,然而暂时并未考虑纯电动汽车。韦斯特称玛莎拉蒂不会使用四缸引擎,他认为混合动力汽车只是一个解决排放问题的临时方法,燃料电池才是未来发展趋势。

        3 结语

            随着这几年我国在燃料电池方面的投入不断加大,目前已初步掌握了整车、动力系统与关键部件的核心技术,基本建立了具有自主知识产权的燃料电池轿车与燃料电池城市客车动力系统技术平台,也初步形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、供氢系统等关键零部件的配套研发体系。但与先进国家相比,我国在燃料电池技术方面的发展相对迟缓,显现出一定的差距。

            加氢站等氢能源基础设施的普及程度是氢动力燃料电池车型普及的先决因素。在日本、美国的加利福尼亚州、欧洲部分国家(如德国、英国、斯堪的纳维亚半岛国家),氢能源利用开发比较早,预计可在2020年左右初具规模。相对于几乎没有跨境交通的日本,欧洲将在跨国境建设氢能源基础设施方面面临更多挑战。

        专家认为:燃料电池技术在国内正处于一个从纯粹的研发向商业化的转折期,但从研究的角度还任重道远。

        长期以来,人们使用过剩的可再生电能生产氢能这一储能型式的研究从未止步。这种研究将提供一个现实的长远前景,确保绿色生产的氢能源能够以较低的成本源源不断地提供给氢动力燃料电池电动车。

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        该资讯的关键词为:燃料电池 电源技术