鉅大LARGE | 點擊量：484次 | 2021年09月22日
聯盟與制定標準 各方角逐燃料動力電池汽車
近日公布的《電動汽車科技發展十二五專項規劃(摘要)》指出;要開發面向示范和產品驗證的燃料動力鋰電池系統及研發面向技術突破的下一代燃料動力鋰電池系統。
近年來，燃料動力鋰電池及燃料動力鋰電池汽車技術取得突破性進展，國際上各大汽車集團持續投入開展燃料動力鋰電池汽車研發，燃料動力鋰電池汽車整車成本顯著下降，性能指標已接近商業化水平。對此，有專家表示，作為新能源汽車的重要組成部分，燃料動力鋰電池汽車正迎來重要發展期。
優勢與掣肘因素均很明顯
專家表示，與傳統汽車相比，燃料動力鋰電池汽車具有零排放或近似零排放，減少機油泄露帶來的水污染，降低溫室氣體的排放，提高了燃油經濟性，提高了發動機燃燒效率，運行平穩、無噪聲等諸多優點。
據了解，燃料動力鋰電池汽車利用與電解完全相反的原理，通過氫氣和空氣中的氧氣發生化學反應出現的電帶動發動機運轉，從而驅動汽車行駛。與電動汽車利用已儲存的電驅動汽車行駛不同，燃料動力鋰電池汽車一邊發電一邊行駛，在行駛過程中僅排出水，不會出現污染空氣的有害氣體。同時，氫氣的能源密度是車載鋰離子電池10倍，充一次氫氣可以行駛更長的距離，燃料動力鋰電池的能量轉換效率比內燃機要高2-3倍。此外，電動汽車需長時間充電，燃料動力鋰電池汽車則可以在短時間內完成加氣。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
近年來，各國政府和汽車生產商紛紛看好氫能。美國能源部的報告稱，以燃料動力鋰電池(氫燃料動力鋰電池車和發電裝置等)為核心的清潔利用方式，正在成為氫能市場新的上升點。美國工程院最近預計，氫燃料動力鋰電池車將在2015年批量進入發達國家市場，并將在15-20年之內取代現有燃油車及混合動力車，占據全球汽車市場的主導地位。數據顯示，截至2010年年底，全球加氫站總數已達212座;2011年，又有127座加氫站在建，加氫站的建設正逐步向網絡化方向發展。
燃料動力鋰電池汽車雖然優點很明顯，但是現在也存在氫氣的制取、儲存與燃料動力鋰電池成本高昂等掣肘因素。據我國工程院院士楊裕生介紹，以電解水方法制氫，耗電4千瓦時可以制氫1立方米，然而1立方米氫氣在燃料動力鋰電池中只能出現1.2千瓦時的電能，得不償失。此外，由于氫的密度很小、只有天然氣的1/8，儲存體積很大，無法直接裝存使用。同時，作為目前主流燃料動力鋰電池催化劑的原料鉑，據不完全統計，全球鉑族元素礦產資源總儲量約為3.1萬噸，其中鉑金總儲量約為1.4萬噸，遠遠無法滿足燃料動力鋰電池汽車大規模產業化的需求,也造成了當前燃料動力鋰電池價格的居高不下。
近日，芬蘭研究人員開發出一種能降低燃料動力鋰電池制造成本的新方法。研究人員通過采用原子層沉積(ALD)法制取納米粒子催化劑，使燃料動力鋰電池的陽極催化劑覆蓋層比以前薄很多，催化劑要量減少60%，能夠顯著降低成本，提高質量。研究結果表明，采用該方法制備的貴金屬納米粒子催化劑與目前商業燃料動力鋰電池催化劑相比，具有較低催化劑負載，但卻能供應類似的活性，采用該方法制造的燃料動力鋰電池可能在5-10年內開始商業化生產。
國外政企聯動搶占制高點
此前，有報道稱，豐田、戴姆勒、通用、日產等11家全球重要汽車生產公司即將締結聯盟，統一下一代新能源燃料動力鋰電池汽車的液態氫供給系統的規格。據了解，11家汽車公司已基本同意將統一由儲存罐向車體注入氫氣的連接器的規格，2012年內還將完成國際標準化組織的資格認定。與此相對應，在電動汽車領域，統一連接充電器和車體電線插頭國際規格的動作則有些遲緩。在燃料動力鋰電池汽車領域，各廠商在規格統一問題上達成一致，將極大地推動燃料動力鋰電池汽車的普及。
近年來，德國、美國、日本等國都在執行氫能產業化未來規劃，重點發展氫燃料動力鋰電池車和公路加氫站。在各國政府的扶持和汽車產業的推動下，氫能產業化的兩大瓶頸問題加氣站和燃料動力鋰電池汽車，正逐漸被打破。與此同時，寶馬、通用、豐田等全球重要汽車商都已提前作好技術儲備。
據統計，德國已經先后投入10多億歐元用于開發燃料動力鋰電池汽車。按照計劃，德國將在2015年建成1000個加氫站，開始實現燃料動力鋰電池動力汽車的大規模商業化，到2020年，將有100萬輛電動汽車和50萬輛燃料動力鋰電池汽車投入使用。為盡早搶占市場有利地位，德國奔馳研發的3輛燃料動力鋰電池原型車完成了橫跨4大洲、14個國家繞地球行駛1周的創舉。此外，奔馳在德國還有36輛氫燃料動力鋰電池大巴，已收集到200萬千米的運行數據。目前，氫料燃大巴比早期的燃料消耗降低50%，性能和行駛里程均顯著提高。今年，戴姆勒將與世界最大的工業氣體供應商林德集團進行合作，以城市為中心，新增20處氫氣站。戴姆勒還與雷諾日產開展技術合作，計劃2015年左右在日本市場投放燃料動力鋰電池汽車。
日本已有13家國內石油和氣體公司宣布，將在2015年前共同大力發展氫能基礎設施。其中，包括在2025年前實現建設1000座加氫站和200萬輛燃料動力鋰電池汽車的計劃。目前，豐田氫燃料動力鋰電池車高壓儲氫罐壓力已從35兆帕提高到70兆帕，儲氫罐容量從148升新增到156升，貯存氫的量比原來高1倍以上，從而能保證續駛里程提高1倍。同時，豐田與日本最大煉油商JX日礦日石能源公司等13家公司將從2013年開始共同建設氫氣站。隨著日本相關部門放寬氫氣罐的相關安全規格，2015年，這13家公司將氫氣站新增到100處。
在此領域，美國不甘落后，已在其東部地區建成加氫站高速公路，加注點全部為太陽能電解水制氫，同時加緊相關研發。在美國通用公司的努力下，氫燃料動力鋰電池發動機的體積減小了50%，與四缸內燃機相當，重量減輕100千克。據了解，性能更高的第四、第五代燃料動力鋰電池汽車也已開發成功。
國內產學研攜手奮起直追
2012年年初，由同濟大學倡議，國內一批在新能源汽車、地面交通、信息等領域具有優勢的高校、科研院所和骨干公司共同發起組建的我國燃料動力鋰電池汽車技術創新戰略聯盟和先進地面交通創新聯盟在同濟大學同時揭牌和簽約成立。
據了解，與國外不同的是，目前我國燃料動力鋰電池行業重在研發而非產業化，國內有60多家機構在從事燃料動力鋰電池的研究。同時，我國燃料動力鋰電池市場重點在運輸工具領域。與此相對應，我國燃料動力鋰電池投入最大的領域是質子交換膜(PEM)，以適用于車用燃料動力鋰電池市場。同時，對燃料動力鋰電池另外兩大瓶頸燃料儲存和燃料基礎設施的研究投入也占相當大比例。
專家表示，由于沒有市場，我國的燃料動力鋰電池公司以中小公司為主，很多公司依靠國家項目維持，而能夠獲得風險投資的僅有一家公司，大多數民營公司還掙扎在等待市場、融資難、力量薄弱等多重漩渦之中。同時，國內氫能公司生存壓力較大，制氫、測試、集成等輔助工業尚且具有一定規模，但是由于產業鏈沒有打通，制氫、儲氫、運輸體系不健全，尤其是關鍵的燃料動力鋰電池技術遲遲沒有突破，整個行業的規模化生產還有待時日。
截至目前，我國燃料動力鋰電池汽車已通過北京奧運會、上海世博會等重大活動平臺開展示范應用。但同時，我國在燃料動力鋰電池的一些關鍵技術上與國際先進水平仍有差距。例如，有資料表明，我國作為公交車示范運營的燃料動力鋰電池客車其運行壽命還未超過3000小時，而美國UTC研制的城市客車用燃料動力鋰電池發動機的系統壽命已在道路試驗條件下超過5000小時。
據了解，為加速我國燃料動力鋰電池汽車發展而成立的我國燃料動力鋰電池汽車技術創新戰略聯盟，其目的在于緊密結合國家十二五規劃和燃料動力鋰電池汽車產業發展的技術需求，通過開展合作攻關、自主技術創新，力爭早日攻克燃料動力鋰電池汽車的關鍵核心及瓶頸技術，解決我國燃料動力鋰電池汽車工程技術和產業化難題，加快我國燃料動力鋰電池汽車產業化進程。
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