鉅大LARGE | 點擊量:631次 | 2019年01月12日
氫燃料電池在新一代汽車中的應用
由于成本頗高,氫燃料電池在最開始的時候應用于航天領域。隨著氫燃料電池成本的不斷下降,現階段已經在新一代汽車領域實現了一定的應用。
氫燃料電池大客車領域群雄并起
我國已經在大客車領域氫燃料電池方面具有較為良好的基礎。現階段,國內有不少家企業可以進行自主生產,對氫燃料電池大客車集成技術已經有了一定的掌握,但對于氫燃料電池系統的核心部件對外依賴程度仍然較高。
聯合國開發技術屬(UNDP)和科技部聯合全球環境基金(GEF)從2003年就開始在我國組織實施“中國燃料電池公共汽車商業化示范項目”。2014年,在UNDP、GEF與科技部聯合組織實施的“促進中國燃料電池商業化發展項目”中,北京、上海、鹽城、鄭州、佛山5個示范城市得以確定。
氫燃料大客車示范項目也先后在我國多地實施。2008年,3輛氫燃料大客車在北京奧運會進行示范運行,2010年,6輛氫燃料大客車在上海世博會上進行會務服務。除此之外,現在還有78輛氫燃料電池公交車在廣東佛山、云浮運行,預計明年將累計建成28個加氫站。2018年2月28日,2輛氫燃料電池公交車以及一座加氫站在四川成都郫都區投運。另外,鹽城、連云港、天津、武漢、平項山、鄭州等多地都有氫燃料電池公交車示范運營規劃或者計劃。2018年年初,蘇州宣布:到2020年要建成10座左右的加氫站;推進公交車、市政環衛車、物流車的示范運營項目,力爭達到800輛左右氫燃料電池汽車運行規模;到2025年,建成40座左右的加氫站,力爭達到1萬輛氫燃料電池車輛運行規模。
氫燃料電池小汽車領域龍爭虎斗
日本豐田公司早在1992年就開始對燃料電池小汽車(FuelCellVehicle,FCV)展開研究。燃料電池汽車一直被豐田汽車公司看成是終極環保車。從1996年10月開始,豐田推出多種車型,包括FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5、FCEV、ToyotaFCHV-adv、ToyotaFCHV。2014年11月,豐田在美國洛杉磯車展上推出世界上首款進行商業銷售的氫燃料電池汽車Mirai(日語“未來”)。到2017年年底,豐田汽車公司宣布全球范圍內已經售出5300輛Mirai,北美(主要集中于美國加州)、日本本土、歐洲分別為2900輛、2100輛、200輛。目前,加拿大魁北克也開始銷售Mirai。
現階段,韓國現代公司也在生產氫燃料電池小汽車。從2015年起,韓國現代公司開始生產TucsonFCEV(也稱Hyundaiix35FCEV),目前可以在韓國、加拿大溫哥華地區、歐洲、加州租賃或購買到。本田公司2016年開始生產的Clarity在日本、歐洲、南加州等地區可以租賃和購買到。2018年1月,現代發布了其第二代氫燃料電池汽車Nexo來更好地與豐田競爭。和TucsonFCEV相比較,Nexo擁有370英里的續航里程,加氫時間僅需5分鐘,最高速度和百公里加速時間比前者分別高出25%和快20%。另外,奔馳也是這個角逐場中的一員,其品牌下的新一代氫燃料電池汽車也于2017年9月發布。隨著人們環保意識的不斷增加和氫燃料電池成本的不斷下降,越來越多的廠家先后進入氫燃料電池小汽車領域。
到目前為止,我國還沒有公司推出氫燃料電池小汽車,而本田和豐田公司的氫燃料電池小汽車已經陸續在中國大陸展開推廣。
重型貨車及物流領域雙雄爭霸
汽車在二氧化碳和其他有害氣體的排放中占有很大比重,根據《2017年中國機動車環境管理年報》的信息,在所有的汽車排放中,重型貨車在一氧化氮、一氧化碳、碳氫化合物和顆粒物的占比分別為53%、、18.8%、23.6%和60.5%。由此看來,重型貨車的清潔化對于提高空氣質量、減少排放有著深遠的意義。以重型卡車為代表的貨車,多數電池技術無法滿足其行程遠、載重大的需求,而由于燃料加注快、燃料質量輕、完全沒有排放和續航里程長等優點,氫燃料電池技術在這一領域的應用被業界普遍看好。
美國NikolaMotor汽車公司于2016年8月在鹽湖城對外展示了氫燃料電池重型貨車——NilolaOne,這輛車的使用壽命、燃油效率不僅優于美國政府的《重載和中載車輛溫室奇特和燃油效率標準》,也優于未來十年美國對卡車的強制性耗油標準。同時,尼古拉汽車公司還推出租車計劃來應對新車購車成本大的問題。在計劃中,尼古拉將為消費者提供氫燃料、定期維護、質量保證等。
為滿足氫燃料電池卡車長途運輸要求,尼古拉還選擇NelASA來擔任自己唯一的加氫設備供應商,沿高速公路部署足夠的加氫站。NelASA是一家專注于提供氫氣解決方案的挪威公司,其通常最大限度地選擇水電、風電、光伏等可再生資源來實現零排放氫氣解決方案。尼古拉想要通過自身與NelASA的合力建設全球最大的加氫站網絡,包括涵蓋3200公里的16座加氫站,野心勃勃地為其氫燃料電池重載卡車鋪路。
??在這一領域,豐田公司選擇港口作為突破口,其相關的計劃也推行得很快。由于港口區內大量的各類車輛和港口內船舶低速行駛時的排放很大,在其所在的城市中港口的排放占比也很高。因此,降低港口排放也變得日益重要起來。港區內可以采用純電動車或者氫燃料電池車輛執行不同的任務,同時,港區內車輛運行具有活動范圍小、行駛里程相對較大的特點,車輛加氫需求進行少量加氫站便可以滿足。由此看來,氫燃料電池卡車是港區運輸一個不錯的選擇。
豐田汽車在2017年4月提出氫燃料電池重載卡車概念,并于同年10月在洛杉磯進行短駁運行試驗。本次短駁運行試驗被認為是減少港區有害物質排放的一項可行性研究,豐田氫燃料電池重載卡車采用兩套氫燃料電池堆,配有12kWh的電池,續航里程約為322千米。本次實驗的運用線路是把貨物從長灘卸貨碼頭和LA港運送到周圍的貨場。這些多次頻繁往返、精心設計的短途線路正好檢測電池系統的循環負載能力。隨著對車輛性能研究的深入和項目的推進,更長的路線將有望被引入。
東方汽車推出了氫燃料電池冷鏈式貨車和氫燃料箱式貨車,此外。東風汽車公司還在2017年北京新能源汽車展上展出了自己的氫燃料電池物流車。但現階段,我國還沒有公司推出氫燃料電池重載卡車。
結語
近年來,氫燃料電池應用的領域和數量都在隨著電池成本的不斷下降而拓展和上升,良性循環初步形成,未來有望進入更多應用領域。日本、歐美等國家在氫燃料電池大客車、氫燃料電池小汽車、物流領域及重型貨車的應用,引領了技術發展方向的同時,也證明氫燃料電池汽車技術的可行性。但到目前為止,我國在氫燃料電池小汽車和氫燃料重載貨車領域還是空白。未來我們應該提升對氫燃料電池技術在新能源汽車中的重視程度,在吸取日、美等國經驗的基礎上,不斷推動氫燃料電池技術的發展。
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