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【探析】燃料电池技术突破超出原有预期

  发达国家已经加速了氢燃料电池产业化应用的道路,世界知名汽车公司着手合作进行燃料汽车研发;欧盟各国也纷纷启动了燃料电池巴士项目;能源供应商也加快了加氢站的建设。然而燃料电池能否真正替代锂电池,成为新动力的领跑者?燃料电池实现产业化的道路到底有多远?国家如何促进燃料电池汽车产业的发展?本文对这些题进行了探索和思考。

  一、为什么要关注燃料电池

  续航里程有限和价格高昂是制约电动汽车商业化发展的最大瓶颈,这二者都与电动汽车的核心部件电池紧密相关。作为一种新的技术产品,燃料电池以其节能、高效、无污染等优点,成为应对全球能源短缺和环境污染的重要选择之一。

  1.诸多优势集于一身

  燃料电池是继水力、火力、核能之后的第4代发电装置,具有安全、高效、无污染、适用广、无噪声等特点,已成为当今世界能源领域的开发热点。氢燃料电池,作为发展最好的燃料电池,具备诸多优势:

  转换效率高,性能优于内燃机。氢燃料电池汽车的发动机综合效率是内燃机汽车的5~6倍。由于其能量转换效率高,也能更适应汽车加速和爬坡时的动力需求。另外,据资料显示,氢燃料电池车充电时间小于8min,单次行驶里程可以达到500~600km,是锂电池车的3~5倍。

  环境亲和性,基本实现零排放。氢燃料电池的反应过程都是无污染的水反应,反应过程不产生污染物,同时以易于获得的氢气为燃料,废气中也不存在污染物,是真正意义上的“清洁能源”。

  结构简单化,供电可靠度高。燃料电池发动机大多数为板状和管件,结构件构造简单。同时,电池主要由多个单体燃料电池串联组成,结构灵活多变,模块化的设置使得供电系统具有极高的稳定性。

  2.技术突破超出原有预期

  近年来,燃料电池技术实现了较大突破。制约燃料电池汽车技术实用化的3大难题:耐久性、低温工作和低成本化,目前已解决前2个。从技术角度看,燃料电池已经具备产业化的能力。具体来看:

  耐久性问题已经解决。质子交换膜燃料电池最高寿命可达60000h,小汽车应用寿命达到5000h,大巴车已经完成12000h验证,满足10年使用寿命的设计。

  低温工作已经解决。针对各种环境的测试验证得出,目前丰田的燃料电池可以实现零下30℃的测试。

  配套材料逐步升级。目前已进一步减少燃料电池中成本影响最大的催化剂用量;将双极板板材升级到超薄超轻不锈钢板;解决了加氢、储氢装置安全性问题;并掌握了燃料电池所需高纯度氢气提纯技术。

  3.外部环境变化带来机遇

  燃料电池汽车市场规模有望爆发。2012年,全球燃料电池系统出货量约为3万台,同比增长约34%。随着汽车厂商合作加速推广燃料电池汽车,使其有望在2015-2017年后出现爆发,日韩将成为燃料电池商业化的先驱地区。预计到2025年,全球燃料电池汽车销量将达到180万辆,市场规模将达到3329亿元。

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