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氫燃料電池汽車將成自主品牌第二戰場

“我國企業研發的氫燃料電池的樣車性能水平比較先進，可以說是國際先進水平，但比起國際上的領先者的水平還有較大差距?！比珖鍧嵠囆袆訁f調領導小組專家組組長、“863”計劃“節能與新能源汽車”重大項目辦公室特聘專家王秉剛教授認為，“這是比較客觀的評價。

“節能與新能源汽車”重大項目辦公室是科技部高新司(“863”計劃現代交通技術領域辦公室)下轄的該項目的管理機構。

受國家超十億元開發資金支持的刺激，目前國內汽車企業爭相加入了氫燃料電池汽車研究的行列。

除了上汽、奇瑞等在“十五”期間就參與研發的企業之外，北汽福田也已加入進來。另外上汽也從氫燃料電池轎車領域進入到了客車領域。

主要短板——氫燃料電池壽命

在氫燃料電池轎車研發方面，以榮威750為基礎的“上海牌”燃料電池轎車是中國研發的第四代氫燃料電池轎車，代表了目前中國最先進的水平。其氫燃料電池動力系統由上海燃料電池汽車動力系統有限公司開發。

與第三代燃料電池轎車“超越三號”相比，“上?！迸迫剂想姵剞I車的整車動力性能更加強勁、高效。0至100公里加速度由19秒減至15秒，一次性充氫連續行駛里程從230公里延至300公里以上，最高時速從120公里升至150公里。此外，它的集成化程度更高，整車的穩定性、可靠性也得到進一步提升。

同樣搭載第四代動力系統的上海大眾帕薩特領馭、奇瑞東方之子最高時速都可達150公里，0～100公里的加速時間小于15秒，加注一次氫氣可行駛300多公里，這些性能與國際先進水平差距不大。

此外東風汽車也進入了氫燃料電池汽車領域。2004年8月，東風汽車與武漢理工大學合作，以愛麗舍為平臺，研制出氫燃料電池轎車——“楚天一號”。它搭載一個25千瓦氫燃料電池作為動力，最高時速為103公里，但續航里程較短。

氫燃料電池客車研發方面，2002年初，清華大學作為牽頭單位，與東風汽車公司、北京客車總廠等五家單位組成了總體組，承擔國家“十五”“863”計劃燃料電池城市客車研制項目。清華大學也成立了北京清能華通科技發展有限公司作為產業化載體。

目前，國內最新的氫燃料電池客車最大速度達到90公里/小時，一次加氫最大行駛里程達到300公里，發動機輸出功率達到100千瓦。這與國際領先水平相比還有較大差距。

2007年11月15日，中國燃料電池公共汽車商業化示范項目第二期啟動，將為上海招標采購3～6輛適合上海城市公交工況的燃料電池公共汽車，進行為期兩年的示范運行。

有關專家建議，中國已經自主研發出了燃料電池大客車，中國政府也投入了很多資金。國外的燃料電池大客車價格很高，為了促進中國政策的制定和相關標準法規的建立，建議中國的燃料電池大客車也能加入到示范運行的行列中。

在發動機、整車控制技術方面，國內的水平盡管與國際領先水平有差距，但這不是發展氫燃料電池最主要的困難。關鍵的問題還在于氫燃料電池和動力電池的壽命問題。

王秉剛表示，國內目前的氫燃料電池的穩定壽命還在2000小時左右，大大低于國際的七八千小時。動力電池的使用壽命不到2年時間，而日本最先進的是3至5年。

而且值得注意的是，跨國公司已經介入了國內燃料電池汽車領域。

第二途徑——與跨國公司合作

2004年，上汽與通用簽訂了清潔能源汽車戰略合作框架協議，雙方達成協議:通用“氫動三號”氫燃料電池汽車從2005年第一季度開始在中國進行為期兩年的示范運行。以通用汽車在2002年推出的“氫動三號”為基礎，由泛亞汽車技術中心在通用汽車北美和德國工程人員的指導下進行一系列整合工作，并且泛亞汽車技術中心將負責此車日后的運行及維護。

在2001年，上汽集團與通用汽車中國公司合資組建的上海泛亞汽車技術中心，就以別克GL8為原型推出了一輛名為鳳凰的燃料電池汽車。

2005年中國燃料電池公共汽車商業化示范項目競標時，通用汽車也曾支持上汽集團參加該項目競標，并提供當時通用汽車最先進的燃料電池驅動系統。目前，上海大眾生產的領馭也有了氫燃料電池車型，而且參加了北京奧運會期間的交通服務。

前上汽副總裁汪大總曾表示，因為承擔“863”計劃的一些高校并不能及時抓住國際最新的技術潮流，所以上汽的氫燃料電池汽車研發并不完全依靠“863”計劃，與跨國公司也有合作。

上汽有關人士沒有透露雙方在研發方面進行了何種合作。不過，據了解，國內企業在發動機電子控制、整車控制等技術方面，無論是傳統能源，還是新能源汽車的研發，都在與跨國公司合作，比如與德國博世公司合作開發發動機電子控制技術。

梅賽德斯-奔馳混合動力大巴進駐漢堡

據悉，兩輛梅賽德斯-奔馳Citaro G BlueTec Hybrid已經獲得了漢堡高架公共公交交通公司的實地測試。Citaro G BlueTec Hybrid是唯一不使用柴油發動機也可運行的混合動力巴士。

目前，新巴士已經進入了內部測試階段，其中包括在北極圈這樣惡劣的環境下進行了幾周的測試，都取得了非常好的成績。

新巴士外形除了車頂有點高（用于放置電池），其他的與傳統的柴油機差不多。共有46個座位，能容納125名乘客。該巴士運行起來非常平穩，不會突然顛簸。同時，18米長的巴士配有4臺電動機，運行起來非?？?。

新巴士采用鋰離子電池，其額定功率超過以往的電池，該電池系統擁有240千瓦的最大輸出率，質量相比其他電池來說很輕，低于350公斤。

通用汽車計劃2015年量產新一代燃料電池

通用汽車日前宣布正在測試全新一代為量產開發的氫燃料電池系統。新系統主要對體積和質量進行了縮減，并有效地降低了制造成本，使之可與傳統四缸發動機相當，計劃2015年實現量產。

與目前正在測試中的雪佛蘭E quinox燃料電池車上的燃料電池系統相比，新一代氫燃料電池體積縮小了一半，質量減輕了220磅，應用的鉑金材料僅為1/3。作為目前全球規模最大的氫燃料電池車市場測試項目，通用汽車“車行道計劃”提供超過100輛雪佛蘭E quinox氫燃料電池車給消費者或商業合作伙伴進行日常使用，以對車的性能進行測試，從而收集車輛數據和消費者的反饋。

該項目自2007年啟動以來，在短短數月之內就收到了超過六萬余名志愿者的參與申請，目前全部測試車輛全球累計行駛距離已經超過了200萬公里。

汽車電池產能面臨過剩以及投資風險

近日，羅蘭·貝格國際管理咨詢公司發布了汽車電池行業的研究報告，指出未來汽車電池廠商將面臨產能過剩風險。“鋰離子電池生產商現在備受追捧，但預計在未來5～7年將出現大規模的兼并?！边@是羅蘭·貝格國際管理咨詢公司合伙人、可替代能源動力系統技術專家沃爾夫岡·本哈特博士(Dr.WolfgangBernhart)對這個行業的基本看法。

大部分專家都認為：在未來10年，由于電池成本大幅下降，電氣化動力系統在各大汽車市場中的份額會顯著增加。據一項大膽預測，到2015年，主要地區的插電式混合動力汽車(PHEV)和電動汽車(EV)將接近120萬輛。目前，混合式動力汽車(HEV)、插電式混合動力汽車和電動汽車對鋰離子電池的需求達82萬“電動汽車等量 (EVequivalents)”，而2015年的裝機容量將超過260萬電動汽車等量。對鋰離子電池的需求在2020年前會持續上升，不過300萬電動汽車等量最早也要到2018年才能達到。

鑒于這些情況，計劃投資將在2014—2017年導致嚴重的產能過剩，這在美國和日本尤為突出。根據已宣布的投資項目，2015年的產能已達到2016年預計需求量的200%。另外，投資項目還未全部公布，主要廠商還有些尚未宣布的投資項目。這將進一步加劇產能過剩，而國家補貼則會刺激產生更多投資。多數在發展中國家的投資集中在電池制造領域，而不是核心的材料研發等投入上。并且相對應的，真正能夠全面滿足整車廠商技術需求，具有合格一致性和規模產能、較低成本的電池供應商實際上還是非常匱乏。報告指出：“低端制造產能不斷重復建設，核心研發制造技術匱乏，仿制、復制不斷涌現，就是現在這些國家電池行業的現狀?！?/p>

另外，這個行業還需投入大量的研發和資本，從而迅速降低成本：5000萬～1億歐元用于新電池化學，3.5億歐元用于10萬個機組?！耙虼耍谖磥?～7年，僅6～8家全球電池生產商能夠幸存。”本哈特說，“2015年收入的臨界值約為6億歐元”。因此，電池供應商需制定明確策略，迅速獲得市場份額以贏得生存。而在此之前還有關鍵的一點是，投資者應意識到巨大的投資風險。正如本哈特所說：“不利因素越來越多，但若運營得當，未來的電氣化動力系統仍將獲利豐厚。”

GaN類半導體的終極太陽電池

日本京都工藝纖維大學副教授園田早紀的研究小組2010年3月19日在“第57屆應用物理學相關聯合演講會”上宣布，試制出了可對從紫外光、可視光直至紅外光進行光電轉換的太陽電池。據稱是在氮化鎵（GaN）等大帶隙的透明化合物半導體中添加錳（Mn）等“3d過渡金屬”實現的。由此，無需制做多結型電池單元，而直接單純接合即可開發出轉換效率非常高的太陽電池。雖然目前轉換效率還比較低，但開路電壓非常高，已達到約2V。

園田等發表了題為“在過渡金屬中添加氮化物半導體形成紫外-可視-紅外光電轉換材料～以簡單元件結構實現新一代超效率太陽電池目標”的演講。

園田研究發現，向帶隙寬度高達約3.4eV的透明GaN添加0至20%的Mn，其對紫外、可視光直至紅外的大范圍波長的光幾乎具有持續的高吸收系數。實際上，通過向p型GaN添加Mn試制的太陽電池單元與不添加Mn的元件不同，呈黑色不透明狀。

園田表示，這一點可通過以Mn的3d軌道能級為主要成分構成的“雜質能帶”模型來說明。以前就有向大帶隙半導體材料添加雜質，在能級小的電子不能占據的禁帶中搭建“梯子”，使其可吸收更長波長的光的類似技術。這種帶隙結構一般被稱為“中間帶”。而此次“機理是否與原來的中間帶相同尚未明確”。

除了Mn之外，還嘗試添加了其他多種3d過渡金屬，得到的結果大多相同。3d過渡金屬是指原子序數（原子核內的質子數）增加時，最外層軌道內的3d軌道上電子會增加的元素。具體有鈧（Sc）、鈦（Ti）、釩（V）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）。如果添加元素選擇得當，“即使是帶隙非常大的氮化鋁（AlN），也可能具有可視光吸收區域”。

日本京都工藝纖維大學試制的太陽電池單元（右）。在p型GaN薄膜中添加Co，并層疊n型材料。帶吸收層的電池單元的尺寸為10 mm見方。周圍的細長矩形圖案為電極。左為未添加Co的p型GaN薄膜。

此次試制的太陽電池單元是在p型GaN中添加了Co。開路電壓在1sun下高達2V以上。一般而言，單結電池單元的開路電壓高達2V以上，則意味著帶隙也很大，只能對可視光中短波長的光（藍及綠等）進行光電轉換，而此次并未遇到這種情況。

而另一方面，短路電流密度約為10 μ A/cm2，比普通結晶Si太陽電池的數值小3個數量級。原因之一是“電池單元是與電極分離的，連接這兩者的p型GaN的電阻非常大”。這是因為目前還不能使用光刻設備，未能實現可準確測量輸出電流的設計。結果，目前的電池單元轉換效率很低，只有0.01%左右。

基于GaN的太陽電池方面，最近通過添加In來減小帶隙，從而實現可視光吸收的研發日益興盛。但在這種情況下，為了將大范圍波長的光轉換成電，必須采用變化In添加率等的材料來開發多結型電池單元。而此次的研究有助于新的雖基于GaN但機理完全不同的太陽電池的研發。

美國First Solar看好碲化鎘太陽電池

碲化鎘(CdTe)是1種由鎘與碲合成的結晶物質，是太陽電池理想的半導體材料。

除在太陽能的應用外，碲化鎘也可與汞形成HgCdTe合金，可應用在紅外線偵測器的感光材料，但也因碲化鎘的毒性問題，應用范圍未能普及。

如同其他鎘化合物般，碲化鎘被認為是有毒物質，但只要不經口服或呼吸方式進入人體，碲化鎘對人體的危害有限。

美國能源部指出，碲化鎘太陽能模組只要經過適當回收程序處理，并不會對環境產生危害，其對環境的影響與鎘金屬完全不同。因此，CdTe太陽能模組在正常使用下，對環境的助益甚至大過于對環境的威脅。

過去以生產傳統硅太陽能面板為主的美商GE，未來將使用和美國太陽能業者First Solar相同的原料，轉進薄膜太陽電池領域。

盡管碲化鎘技術的轉換效率低于晶硅太陽電池，然GE表示，當同時考量轉換效率、制造成本及原物料成本等因素后，碲化鎘技術擁有比其他薄膜太陽能技術更佳的成本結構，此為奇異選擇發展碲化鎘技術的主因。

據悉，碲化鎘太陽電池的制造成本低，目前已獲得的最高效率為16%，是應用前景很好的太陽電池。

英特爾將于第二季度銷售太陽電池

從英特爾集團剝離出來的SpectraWatt公司又再募集逾4140萬美元的資金，其投資者包括英特爾投資(Intel Capital)和高盛集團 (Goldman Sachs)。該公司的太陽電池出貨計劃將于2010年第二季度啟動。SpectraWatt公司稱這些新投資將有助于廠房竣工、推進內部運作、促進技術發展，并且按計劃增產。

SpectraWatt公司表示，該公司位于紐約霍普韋爾(Hopewell Junction,New York)的制造工廠已建成，并已經開始進行首批太陽電池的制造。SpectraWatt公司正籌備該廠于2010年春季正式投產，第二季度向客戶(未公開)出貨。

“我們很高興看到SpectraWatt公司能夠開始為不斷發展的太陽能產業制造產品?！庇⑻貭柾顿Y(Intel Capital)總裁、英特爾集團執行副總裁Arvind Sodhani表示?！斑@次的投資再次強調了英特爾投資(Intel Capital)對清潔技術及可再生能源市場的重視。SpectraWatt公司對提高太陽電池技術的關注，不僅完善了英特爾投資(Intel Capital)的策略，還有助于通過更高的能源轉換效率和產品制造速率，推動全球光伏技術的應用?！?/p>

蘋果系列太陽電池上市充滿電可提供4~8小時通話

美國Novothink公司近日推出了一系列iPhone/iPodTouchCase(iPhone/iPodTouch保護套)，這些保護套均配備了太陽能充電技術。這款iPhone Case在起到保護iPhone的同時，還可以起到補充電力的作用，更可以保護環境，真是一箭三雕。

據Novothink公司的申明，這款保護套電池充滿電后，可以提供4～8小時通話，20小時或以上的音樂播放。另外，在太陽下充電兩小時，可以提供0.5～1小時通話。而針對iP hone3G/3GS版本的iPhone Case售價為79.95美元，約等于人民幣546元，相對是有些貴的。而iPodTouch(應該是二代)的版本售價則是69.95美元，約等于人民幣478元。

新一代移動電源走進民眾生活未來電池誰領風騷

電源問題一直是困擾移動電子設備開發和使用的一個瓶頸。長期以來，人們不得不在電池的體積、容量、電壓和充電速度間進行著痛苦的取舍。

隨著科技的發展，未來這一切或許都將出現改觀。英國《新科學家》雜志日前發文預測，未來5年到10年內，下一代移動電源就將走進普通民眾的生活，與目前的技術相比，新型移動電源會更小、更輕薄，在續航能力和硬件兼容性方面也會表現更加出色。

薄膜電池技術

再過幾年，傳統的AA和AAA電池或許就將成為歷史，取而代之的是大小猶如郵票一樣，可迅速充放電的薄膜電池。由美國 Infinite Power Solutions（IPS）公司設計的Thinergy系列薄膜電池就是其中的代表。

據IPS公司技術營銷副總裁蒂莫西·布蘭頓介紹，Thinergy薄膜電池厚度僅為0.17毫米，內部不含液態或有機聚合物電解質及其他重金屬有害物質，全部使用固態化學原料。最小的一款面積僅為25.4毫米×12.7毫米，與半張郵票的大小、薄厚無異。在標準條件下，充電時間為10分鐘，極端條件下如能保證充電電流數秒即可充滿；每年的漏電損耗僅為1%；該電池50%深度放電的壽命可達10萬次，遠超過普通固態薄膜電池在同樣情況下的1000次。若與周邊能源相結合，Thinergy薄膜電池能為無線傳感器節點及其他微型系統提供永久電力，并實現十年以上的免維修運作。

但由于目前該電池標準電壓僅為4.1伏，容量也僅達到1毫安左右，還無法取代手機或筆記本電池，其目前的主要目標是成為紐扣電池、AA和AAA電池的換代產品。自2009年6月起，Thinergy系列產品已開始向部分電子廠商供貨，但目前還未推出面向普通消費者的消費級產品。

燃料電池技術

小型化燃料電池同樣可被應用于消費級電子設備當中。雖然從外表和原理上看，燃料電池與普通電池類似，也有正負極，也通過化學反應產生電力，但實質上燃料電池是一種把燃料和電池兩種概念結合在一起的裝置，不但可以蓄電還能自己“發電”。

美國機械技術公司（MTI）首席執行官彭尼·利姆說，雖然目前的燃料電池多用于汽車電源，在體積上都較為龐大，但他們已經開發出了能用于手機的便攜式燃料電池。其實早在2008年年底，MTI公司就推出過一款以甲醇為燃料的便攜式燃料電池。據該公司稱，這種燃料電池可為便攜式電子設備提供8小時到10小時電源供應，而換做同樣規格的普通鋰電池，續航時間則僅為兩三個小時。

不過MTI公司同時也承認，雖然在續航時間上較為理想，但在像閃光燈這樣需要較大瞬時電流的設備上使用時，便攜式燃料電池的表現仍稍顯不足。

據了解，目前以Mobion技術為基礎的手機電池原型也已推出，消費級產品則有望在5年到10年內面市。

壓電材料技術

壓電效應指某些介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。我們日常生活中經常接觸到的打火機和煤氣灶的點火裝置便是其應用的一種。而未來10年中，采用壓電效應的電源絕對不會這么簡單。

在最新一期的《納米通訊》雜志上，科學家們提出了一個用壓電材料制成能量收集系統的設想，并獲得了初步成功。研究人員用納米鋯鈦酸鉛（PZT）制成了一種可穿戴的壓電材料，這種材料能將80%的機械能轉化為電能。人體的走動、呼吸和其他運動均可觸發壓電系統。

研究人員稱，這種壓電材料將有望為包括手機在內的多種小型電子設備提供電力，若將其用于心臟起搏器供電，患者將免去每隔幾年就要通過手術為起搏器更換電池的煩惱。

無線充電技術

對消費電子產品而言，除電池外，充電器的作用也同樣重要。據相關機構估計，全球至少有150億個充電器，平均下來地球上的每個人至少有兩個。雜亂的電線、各式各樣的插頭、沉重的電源適配器……相信不少人都曾為此苦惱過。

不過，在未來5年到10年，這一切或許就會成為遙遠的回憶，屆時不用連接線、不用插頭甚至不用接觸就可以進行充電的無線充電技術將成為主流。

在今年1月結束的“2010年國際消費電子展(CES)”上，這種看似魔術的技術已有量產的產品推出。雖然就目前而言這種充電技術的成本和充電效率還不甚理想，但我們完全可以想象，再過幾年，通過車庫的地面就能為停在上面的電動汽車充電；手機無需拿出口袋就可補足電力；放在家中的筆記本電腦等便攜設備不僅可以無線上網，也可以通過無線充電讓電池始終保持滿格。而總有一天，電能也能像無線電波一樣跨越大洋。