燃料電池汽車(chē)的發(fā)展與展望

青島交通職業(yè)學(xué)校/王麗敏

燃料電池汽車(chē)將燃料電池中氫氣和氧氣進(jìn)行化學(xué)作用，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的能量能直接轉(zhuǎn)化成汽車(chē)所需的穩(wěn)定的電能，一直到燃料耗盡為止；其化學(xué)反應(yīng)結(jié)束生成物只有水，沒(méi)有其他污染物產(chǎn)生。因此燃料電池汽車(chē)的綠色環(huán)保、續(xù)駛里程長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)讓全世界對(duì)其充滿憧憬，讓我們一起期待燃料電池汽車(chē)的發(fā)展和未來(lái)，希望它終有一天可以取代目前的內(nèi)燃機(jī)引擎。

一、燃料電池汽車(chē)的發(fā)展

燃料電池是由英國(guó)科學(xué)家William Grove 在1839 年推想將氧和氫反應(yīng)就有可能產(chǎn)生電并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成功的；歷史上第一輛配有燃料電池汽車(chē)是1970 年由Karl Kordesch 改裝的配有堿性燃料電池的Austin A40，車(chē)頂安裝有壓縮氫氣的儲(chǔ)液罐。

表1

表2

表3

世界上很多公司真正研究發(fā)展燃料電池汽車(chē)是從20世紀(jì)90年代開(kāi)始的，在美國(guó)的引領(lǐng)下，各個(gè)國(guó)家爭(zhēng)相研發(fā)燃料電池汽車(chē)，由于技術(shù)難題，燃料電池輸出功率、發(fā)電效率、體積、使用壽命等性能參數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上當(dāng)時(shí)的內(nèi)燃機(jī)，雖未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但是意義重大。他們研發(fā)成功第一輛原型燃料汽車(chē)的時(shí)間和配置分別如表1 和表2 所示。

1.歐美國(guó)家汽車(chē)公司第一輛原型燃料汽車(chē)（如表1 所示）

2.日韓國(guó)家汽車(chē)公司第一輛原型燃料汽車(chē)（如表2 所示）

3.我國(guó)第一輛原型燃料汽車(chē)

我國(guó)第一輛燃料電池汽車(chē)是在2003 年，同濟(jì)大學(xué)萬(wàn)鋼教授帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功研制出中國(guó)第一輛燃料電池轎車(chē)——“超越號(hào)”，并開(kāi)始示范運(yùn)行。該車(chē)搭載了國(guó)內(nèi)自主研制的30kW 質(zhì)子交換膜燃料電池，采用高壓氫氣作為燃料。

2005 年～2012 年，各國(guó)企業(yè)在這7 年的時(shí)間里攻克了燃料汽車(chē)功率小以及低溫存儲(chǔ)難于啟動(dòng)的難題，滿足了車(chē)用要求。燃料電池比功率達(dá)到了2kW/L，在-30℃也能儲(chǔ)存和啟動(dòng)。

2012 年～2018 年，這 一 階 段 燃料電池性能進(jìn)一步提升，燃料電池汽車(chē)也終于得以商業(yè)化。現(xiàn)代Tucson FCV 以及豐田Mirai 兩款燃料電池車(chē)型于2014 年率先實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)并推向市場(chǎng)，真正把人們帶進(jìn)了燃料電池汽車(chē)的新時(shí)代。

到2018 年10 月，我國(guó)燃料電池汽車(chē)增至貨車(chē)20 款、客車(chē)50 款，加氫站共建有17 座，其中武漢和如皋兩座加氫站日加氫能力達(dá)到2000kg/天。技術(shù)領(lǐng)域方面與國(guó)外有較大差距，如關(guān)鍵材料的批量生產(chǎn)，附件需要進(jìn)口，電池續(xù)航能力、壽命、溫度適應(yīng)性等。

二、燃料電池汽車(chē)展望

燃料汽車(chē)性能現(xiàn)已達(dá)到傳統(tǒng)汽車(chē)水平，其產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問(wèn)題是進(jìn)一步建立生產(chǎn)線、降低成本和加氫站的建設(shè)。IEA（國(guó)際能源署）預(yù)測(cè)，到2030年氫燃料電池汽車(chē)成本將比目前分別下降44%，2050年，氫燃料電池汽車(chē)成本將比目前分別下降55%，接近燃油汽車(chē)成本。2030年，全球氫燃料電池汽車(chē)將占全部汽車(chē)產(chǎn)量的3%，2050年提高到15%左右，超過(guò)3億輛氫燃料汽車(chē)投運(yùn)。各國(guó)建設(shè)情況如表3所示。

在燃料電池汽車(chē)方面，雖然美國(guó)起步早，基礎(chǔ)建設(shè)完整，德國(guó)、日韓的技術(shù)較為領(lǐng)先，但中國(guó)規(guī)模較大，在成本方面有更大的下降空間，所以從長(zhǎng)期看，中國(guó)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)具有一定優(yōu)勢(shì)。我們期待燃料電池汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，想象我們駕駛著愛(ài)車(chē)，不再擔(dān)心污染，頭頂著白云藍(lán)天，心安理得地暢行，心情是多么愜意！