燃料電池汽車淺談

陳鳳祥

工學(xué)博士

同濟(jì)大學(xué)副教授

博士生導(dǎo)師

研究方向：

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制，控制理論與應(yīng)用。

眾所周知，汽車尾氣排放污染嚴(yán)重，新能源汽車的發(fā)展和推廣成為必然。特別在2015年，燃料電池客車、燃料電池汽車等詞已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)上刮起了一陣旋風(fēng)。今天，我們就來(lái)介紹一下清潔能源和綠色交通的終極解決方案——燃料電池汽車。

在汽車領(lǐng)域，我們所提及的燃料電池汽車，指的是氫燃料電池汽車。燃料電池的能量來(lái)源為氫氣，氫氣與空氣中的氧氣“溫和”地發(fā)生反應(yīng)，將氫能轉(zhuǎn)化成電能并生成清潔產(chǎn)物——水。氫氣的來(lái)源主要是太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能制氫以及工業(yè)副氫。

與能量?jī)?chǔ)存型的鋰離子電池相比較，燃料電池是能量轉(zhuǎn)換型，更可靠安全。如我國(guó)北方冬季溫度可低達(dá)30℃，在此環(huán)境溫度下，鋰電池的性能將衰減50%，而燃料電池只需30秒就可以達(dá)到額定功率的50%，和傳統(tǒng)汽車相當(dāng)，更具有可靠性。

在安全性方面，通常人們的思路是，帶著一大罐可燃?xì)怏w是不安全的，但是事實(shí)正好相反，氫氣雖然可燃，但是需要助燃劑氧氣，也就是說(shuō)純氫氣是不會(huì)燃燒爆炸的，道理就像油鍋著火，我們蓋上鍋蓋阻隔氧氣來(lái)進(jìn)行滅火一樣。豐田現(xiàn)代等企業(yè)還對(duì)燃料電池汽車進(jìn)行了槍擊、撞擊、火燒等試驗(yàn)，均未有爆炸情況發(fā)生，安全性可以得到保證。鋰電池的能量總是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，是不可控的，手機(jī)當(dāng)中那么一小片鋰電池，也時(shí)有爆炸的報(bào)道。

燃料電池汽車充氫與傳統(tǒng)汽車加油無(wú)異，只需要幾分鐘時(shí)間就可以充滿氫氣。以去年年末上市的豐田MIRAI燃料汽車為例，3分鐘將氫氣充滿后，可以行駛約650公里。整車壽命為15年，行駛里程為20萬(wàn)公里，目前已經(jīng)針對(duì)日本以及歐美國(guó)家進(jìn)行銷售。

單純地說(shuō)燃料電池汽車的充電時(shí)間和續(xù)駛里程，大家可能沒有概念，我們可以與鋰離子電池純電動(dòng)汽車的數(shù)據(jù)對(duì)比一下。就前一陣子大熱的特斯拉來(lái)說(shuō)，它可以算得上是電動(dòng)汽車中的貴族，外形炫酷，具有蓮花跑車的“基因”，各項(xiàng)性能也是電動(dòng)汽車中的佼佼者。普通情況下純電動(dòng)汽車的充電時(shí)間為6-10小時(shí)（充電電流導(dǎo)致充電時(shí)間不同），可以行使350公里左右。雖也可以大電流充電，但會(huì)致使電池壽命縮短。對(duì)比之下，燃料電池汽車以低于純電動(dòng)汽車1/100的充電時(shí)間，可以達(dá)到電動(dòng)汽車近1倍的行駛里程，優(yōu)勢(shì)可見一斑。特別到冬天的時(shí)候，可以充分利用燃料電池產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行車輛內(nèi)部加熱，從而不影響續(xù)駛里程。

2015年上半年，財(cái)政部、發(fā)改委、工信部和科技部四部委聯(lián)合下發(fā)新一輪新能源汽車補(bǔ)貼政策，在未來(lái)5年，補(bǔ)貼額度計(jì)劃大幅下調(diào)，下調(diào)的范圍包括各續(xù)駛里程的純電動(dòng)乘用車和插電式混合動(dòng)力乘用車，但是并不包括燃料電池乘用車。2013年-2020年新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。從各種車型補(bǔ)貼金額的變化趨勢(shì)和補(bǔ)貼金額，可以看出我國(guó)正在順應(yīng)時(shí)勢(shì)，大力推進(jìn)燃料電池汽車的商業(yè)化進(jìn)程。

在2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)中，燃料電池車輛作為示范車進(jìn)行運(yùn)行。燃料電池汽車無(wú)論在安全可靠性、充氫便捷性、續(xù)駛里程還是國(guó)家支持方面，都具有極大優(yōu)勢(shì)。目前，世界各大整車廠也都紛紛推出了燃料電池汽車或給出了時(shí)間表。可以預(yù)見，在未來(lái)燃料電池汽車將逐步成為汽車領(lǐng)域的主力軍。