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揭秘丰田“未来”的关键:冷聚变技术的实现

导读: 2014年末,丰田发布了量产版丰田的氢燃料电池车Mirai。以日本丰田、本田、韩国现代、德国奔驰等公司为代表的一干车企再次将燃料电池车拉上车展的展台甚至经销商的展厅,是更高的技术让FCV重获希望还是另一个政治陷阱?值得我们深入剖析。

  2014年末,丰田发布了量产版丰田的氢燃料电池车Mirai(意为“未来”),并宣布将在率先在日本本土上市。这显然不是氢能燃料电池车(下文称FCV)第一次走入我们的视线。21世纪初美国总统布什和欧盟委员会主席普罗迪曾联合开展对氢能的研究,但在10年后也无功而返,美国投入的7.2亿美元的研究基金很大一部分后来被美国能源部部长朱棣文改用于对车用动力电池的研究,不得不说是一种向理性的回归。如今,以日本丰田、本田、韩国现代、德国奔驰等公司为代表的一干车企再次将燃料电池车拉上车展的展台甚至经销商的展厅,是更高的技术让FCV重获希望还是另一个政治陷阱?值得我们深入剖析。

  Mirai为何物?FCV为何物?

  丰田Mirai来得突然么?其实并不突然。丰田对于FCV的研究从1992年就开始了,比汽油-电力混动车(下文称HEV)还要早一些。但由于相关技术比如燃料电池反应堆(特别是质子交换膜)、储氢罐的发展相对滞后,其脚步一直不如HEV快,而成本一直非常高。在Mirai发布之前,丰田也曾在2002年制造过6台基于FCHV-4试验车的FCHV展示车,4台供给日本政府使用,2台供给美国加州的加州大学Irvine分校和Davis分校使用。此后2008年,丰田又推出过后继车型FCHV-adv,里程更长、冷天环境的启动能力也有了提高,不过其过高的月租金(上万美元)显然和此次上市的Mirai不可同日而语,相较之下,同时期的普锐斯已经进入了收回初期开发成本、大面积攻占美国节能车领地的黄金时代。

  我想更大部分的读者和我此前一样,对FCV并没有十足的了解。那我们先来从最浅层的工程技术看一看它到底是个什么构造。FCV是Fuel Cell Vehicle的简称。所谓Fuel Cell燃料电池是个高中化学有所涉及的概念,其实就是以原电池的形式,让原本需要点燃反应的两种物质(燃料和助燃剂)进行反应并放电的一种特殊的电池。从汽车的角度讲,FCV实际上可以被看作一种电动车,电池从一个储能部件变成了一个中间蓄能部件,而储能的功能由燃料蓄罐代替。广义上讲,FCV并不一定是烧氢气的车,但就目前而言,没有主流公司在研发诸如甲醇FCV或乙醇FCV的车型,因此,后文中提及的FCV仅指氢燃料FCV。

  FCV和HEV的关系

  事实上,FCV和HEV从构造上是十分接近的。

Figure 1 四代Prius和Mirai

Figure 2 Mirai的动力系统

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