鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年04月16日
燃料電池汽車的開發大戰
燃料電池市場潛力無限排放污染日趨嚴重,此界各國特別是汽車工業比較發達的家,正在致力于研究和開發低污染和無污染汽車。燃料電池被認為是在未來個時期內潛在的運輸能源,它是種將燃料和氧化劑的化學能轉換成電能的發電裝置,只要迮續不斷地向電池供應燃料,燃料電池就能連續輸出電能有能量轉化效率高污染小運動部件少和噪聲低等優點。
發展燃料電池汽車乃時勢所需增加,與之相伴隨的是能源危機和環境污染已成為人類面臨的,緊迫的之。通汽車山于是以汽油柴油為燃料,崧氣含有大量的硫氧化物鋱鐘化f物和氧化碳等有害氣體,嚴,污染十氣,損害人們的身體健康。80年代初,世界環境衛合作與發展組織仵關于白然環境惡化令人不安的總結文中指出,汽車排放的尾氣已占大氣污染的30,60.截溯1997年底,我機動車保有呈已達3400多萬輛含摩托車,艽尾氣污染已由局部性轉變成連續性和累積性。
據廣州深圳等城市監測,汽車地氣的污染占人氣污染的50.北京市由于近幾,年來汽車大量增加等原因,巳成為,界大氣污染最為嚴重的大城市之。據有關資料顯,北京市,人氣中的碳氫化合物的73.5,氧化碳的63.4,氮氧化合物迫的問之。
除廣排放,能源短缺直至枯竭也足面臨的問。據統計,全世界已確知的石油儲備只能供人類孕用42年,天然氣67年,煤大約200年。人類,年消耗的能源相當于8090億1石油。按糍前的增長速度,到2050年每年消耗的能源將達到相,汗3億1石油的水平。如果我們對能源的消耗進行合理的管理,那么這數字可以控制在150億1左右。但這是種很不容,的事怡。如果世界各國在控制交通等方而減少能源消耗取得定的成效,石油危機可能在20202050年間出現3,前石油短缺的國家和地區越來越多。西歐的礦物油消費占全球的20,但儲量只有2.,天然氣的情況也同樣糟糕。
減輕汽車排放污染的方法很多,如采用新的發動機技術,提高燃油質賃提高汽車排放控制技術以及開發尾氕凈化裝置等法,但卻無法解決能源危機問。
從長遠的觀點來看,燃料電池汽午的開發足解決能源危機和環境污染問的根本途徑,汴成各陽科技開發的重點之。
燃料電池汽車什么樣燃,電池汽車的作原理是,使作為燃料的氫在汽乍搭栽的燃料電池中,與大氣中的氧發斗化學反應,從而產生出電能啟動電動機,進而驅動汽車。1醇天然氣和汽油也可以愾代沅從這些物質里間接地提取氫,+過將會產生極度少的氧化碳和氮氧化物。但總的來說,這類化學反應除了電能就產生水,因此燃料電池車被稱為地道的環保車。
燃料電池的能量轉換效率極高。燃料電池不經歷熱機過程,不受熱力循環限制,故能量轉換效書,燃料電池的化學能轉換效率在理論1可達1實際效率已達6080,是普通內燃機熱效率看,燃料電池汽乍明顯優于使用內燃機的普通汽車。
另1面,近年來燃料電池技術的電氣時代2001年策子蔭同艷瓊迅速發展也為燃料電池運用廠汽車創造了條件。由于技術的進步,燃料電池的功率密度不斷提,電池組的輸出功率不斷增大,而電池的體積和成本卻明砬降低。
許多大公之所以對燃料電池感興趣。還因為內燃機技術的發展兒7已走到了盡頭。隨符汽車尾氣排放標準的日益嚴格,要從內燃機的設計上找到突破口已經很困難了,而讓勢必會大大增加內燃機的成本。經過白多年,燃料技術的發展幾乎達到了極限。
燃料電池的另外個吸引人的地方在于它將取代蓄電池用廠電動汽車。山蓄電池驅動的電動汽車雖然擺脫了馬達的怎鳴,可以無任何噪聲地行駛,但它有個致命的弱點,那就足充次電的行枵限。要增大電動汽車的行程,種方法就是攜帶燃料并能車栽發電。這樣就出現了所謂的混合動力汽車。它使用種小型內燃機作驅動,在加速時山組蓄電池提供輔助動力,在剎車時還可,收制動力。混含動力汽車由于結合了電動和機械馳動兩套裝置,因而結構復雜,成本也高。4蓄電池電動汽車和混合動力汽車不,的足,燃料電池汽車可以車載發電。只要帶上足夠燃料電池的最佳選擇燃料電池的燃料有氫氣甲醇和汽油種。根據燃料電池的發電原理,氫是最理想的燃料。是氫氣可以直接參與電化學反應是氫氣燃料電池的產物中只有潔凈的水蒸汽,對環境不會造成任何污染。要將氫氣作為燃料電池汽車的燃料,問還遠非這么簡單。以,氣為燃料,必須解決以下兩個問足如何經濟地獲取純氫氣;足如何為汽車供商氫燃料。目前要大,地獲取純氫氣,還不電氣35代得不依幀石汕天然氣等傳統的化石燃料,通過茁,成改質技術轉化而來。這樣來,怍為次能源,它的制取不僅要消耗大量的能量,而且并沒有從根本擺脫對化石能的依賴,也沒有從根木上消除對環境的污染。自然界中,氫能大雖儲在水中,圾然取之不盡,但直接使用熱分解或足電解的辦法從水中制氫顯然劃算。因此多數科學家都將目光轉向了利用太陽能,但是還存在許多技術障礙。,前。他們正在進行太陽能分解水制氫太陽能發電電解水制氧陽光催化光解水制氫太陽能物制氧等方面的研究。只有到能以再生性能源廉價地生產出氫燃料,燃料電池汽車的燃料問才算獲得了根本性解決。
氫燃料電池汽午的應用面臨的第個叫便足如何為燃料電池供應燃料。通常,能以種狀態存儲和運輸高壓氣態液態和氫化物形態。用常用的壓縮氣體罐儲存的氧,只能供燃料電池汽車行駛150幻,這還不如目前,好的蓄電池驅動造成泄漏。哪怕足微量的泄漏,都,可能造成極為可怕的后果。而在零下2530的條件廠儲存液氫的深度致冷技術對于大眾市場來說,目前還很不成熟。就全球來說,目前能夠加液氫的加氫站也沒有幾家。可,的肉,儲闈材料的開發已取得令人鼓舞的進展。據報道,種具有復雜的納米結構的石墨纖維,其單位承量4以吸收20的氫氣。
燃料電池汽車市場發展為了爭奪燃料電池汽車的未,市場,各閩汽車商在政府的抉持下紛紛投入巨資,競相開發自己的燃料電池汽車。戴姆勒克萊斯勒與巴拉德動力系統公司聯手。于997年共同投資3.3億美元進行開發。,本豐田汽乍公司和美國通用汽車公司迅速作出反應,宣布聯合開發燃料電池汽車。為了爭奪2紀肽界汽車市場的主導權,雙方都希望己的技術能成為燃料電池汽車的世界標準。目前鹿死誰手時難以定論。
早在1994年,戴姆勒就開發出燃料電池汽車,0人尺隨后又推出它的市場觀察姊妹車10人尺2.1997年秋在法蘭克福汽車展上,戴姆勒展出了尺3.與前兩種相比,NFXAR3在技術上有恨大的進展。它由兩個25界的燃料電池堆驅動,功率密度可達00界幾是此界上第輛使用甲醇市整制,裝置的燃料電池汽車。踩踏加速器踏板的23內,可得到90的系統動力。以驅動動力而言,它與傳統的汽油和柴油汽車相同。滿箱甲醇40七的行程約250,402.25虹,無尾氣排放,不產生氮氧化物成煙灰顆粒,并且由于燃料電池堆效率高2的排放,也遠遠低于柴油汽車。1999年,蕺姆勒克萊斯勒汽車公司與福特汽車公司聯手研制成功的以液氫為動力的飛0尺4型燃料電池電動汽車已經結束了行駛試驗,進入商業化生產的開發階段。據悉,順14了乘坐5人。2000年,戴姆勒克萊斯勒公罰宣布,巳經開發出以甲醇為燃料的燃料電池汽車0.尺5和4kJeepCommanderTNECAR5Jfe于奔馳入33車型改造而成的,而甲醇改質形式也是基于奔馳0人33車型,是1997年開發的NECAR3的后續產品。
豐田汽車公司利用自己獨特的燃料電池技術,試制出兩種類型的燃料電池樣車。種是使用特殊的合金材料儲氫。另種則是以甲醇為燃料,在車上完成從甲醇轉化為氫氣燃料的全過程。豐田的尺4汽車使用了25,燃料電池堆與鎳氫電池的混合裝置。汽車的最高時速為行程為310,5001.大眾汽車公司也范了種以高爾夫車型為基礎的甲醇作燃料的混合型汽車。該汽車采用20的巴拉德燃料電池堆和約翰遜馬秦的熱點甲醇重整裝置。雷諾標致和雪鐵龍汽車公司還范了以家意大利公司生產的,4堆為動力的汽車。它們分別以車載儲存的液態和氣態氫為燃料。
在燃料電池汽車的開發大戰中,戴姆勒克萊斯已經取得了領先地位。戴姆勒計劃2002年開始在大型客車2004年開始在小汽車上實現商品化,而屆時的燃料將使用純氫氣。不過戴姆勒也承認,如果使用純氫氣燃料的話,從基礎設施方面電氣時代2001年第考慮預計市場需求不會太大,因此估計純氫氣燃料車型的普及應該在甲醇改質型汽車商品化之后。戴姆勒還計劃到2004年在日美歐汽車市場投入2000,4000輛燃料電池汽車,不過現在看起來似乎不大可能。由戴姆斯克萊斯勒福特巴拉德家公司與其他汽車制造商燃料電池制造商和12家大石油公司共同成立的加利福尼亞燃料電池項目,近0計劃把6,輛燃料電池汽車推向市場。盡管2004年之前批量生產燃料電池汽車可能會賠錢,但它們發誓要試試。
現在專家們致認為,制約燃料電池汽車商業應用的最大因素是燃料電池的生產成本直居高不下。由于燃料電池非常昂貴,與裝備充電電池的汽車相比,燃料電池汽車的價格要高得多。因此,如何降低燃料電池的生產成本成為燃料電池汽車實用化的關鍵。據美國能源部測算,目前燃料電池的生產成本已降為500美元欠界。據專家估計,只有當燃料電池80界的汽車用燃料電池的成本降到目前汽油發動機的3500美元的價格時,才能創造巨大的市場效益。燃料電池成本高的主要原因是尚未形成批量生產。旦進入大批量生產階段,燃料電池的價格肯定會大大降低。最近,巴拉德公司展的,3汰900系列燃料電池據說連同驅動電機起可以60美元的成本制造出來,這相當于個4500美元100馬力1馬力=735界的動力系統。雖然比起同功率的活塞式發動機加工自動變速器的2000,3000美元還是偏高,但價格已經相當接近了。據美國能源部阿貢國家實驗室的詹姆斯米勒估計,商業化的燃料電池汽車有可能在2004,2008年之間進入市場。分析家認為,汽油和柴油發動機將會退出歷史舞臺,如果燃料電池以目前的速度繼續發展,最后家汽車發動機制造廠可能會在本世紀中葉關閉。
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